Aušinimas lazeriu – tai atomų sulėtinimo, taigi ir aušinimo, metodas naudojant lazerius. Paprastai mes vertiname, kad lazeriai šildo daiktus, ir jie tikrai veikia makroskopinėse skalėse, tačiau atskiriems atomams ar mažoms atomų grupėms jie gali būti naudojami aušinimui. Šalčiausia kada nors sukurta temperatūra, mažiau nei pusė milijardo Kelvino (0.5 nanoKelvino), buvo pasiekta naudojant lazerio aušinimo ir garavimo aušinimo derinį. Šios temperatūros pasiekiamos naudojant nedidelius difuzinių dujų kiekius.
Pagrindinis mechanizmas, kuriuo lazerio aušinimas sulėtina atomus, yra priversti juos sugerti ir išspinduliuoti fotonus atsitiktinėmis kryptimis. Kol atomo greitis yra didesnis už fotonų emisijos atatrankos greitį, bendras greitis mažėja. Jei plūduriuotumėte ant orlaivio, judėtumėte dideliu greičiu viena kryptimi ir atsitiktinai išmestumėte metalinius rutulius nuo orlaivio, galiausiai jūsų greitis sulėtėtų ir jūsų judesiai būtų visiškai nulemti rutulių metimo atatrankos efekto. Taip veikia lazerinis aušinimas.
Lazerinis aušinimas selektyviai nukreipiamas į atomus, judančius tam tikromis kryptimis ir tam tikru greičiu dujose. Suderinus šviesą iki konkretaus dažnio, šiek tiek žemiau medžiagos rezonansinio dažnio, lazerio gaudyklė nukreipia tik į tuos atomus, kurie juda link jo. Taip yra dėl Doplerio efekto – atomui judant link šaltinio lazerio, šviesos dažnis to atomo požiūriu didėja. Dėl tos pačios priežasties garso dažnis kinta traukiniui važiuojant pro stacionarų stebėtoją – santykinis greitis tarp šaltinio ir objekto manipuliuoja matomu dažniu. Atomai, nejudantys tokiu slenkstiniu greičiu, yra skaidrūs lazeriui, todėl jo neveikia.
Kai matomas šviesos dažnis tam tikrų atomų atžvilgiu lazerio aušinimo gaudyklėje yra tinkamas, atomas sugeria įeinančius fotonus, laikinai tampa energingesnis, tada išspinduliuoja fotoną. Taigi atomai, judantys tam tikra kryptimi per slenkstinį greitį, selektyviai sulėtina lazerio aušinimo įrenginį. Lazerius išdėstant trimatėje matricoje, supančioje išsklaidytas dujas, atominis greitis visais trimis laisvės laipsniais gali būti slopinamas, todėl atominis judėjimas yra mažesnis, taigi ir temperatūra. Dujos turi būti išsklaidytos, kad būtų užtikrinta, jog fotonų reabsorbuotų gretimi atomai. Taip pat gali būti naudinga lėtai manipuliuoti lazerio dažniu, nes gali prireikti kelių aušinimo etapų, kad dujos būtų sumažintos iki norimos temperatūros. Atlikite tai atsargiai ir galbūt gausite tą mokslinių tyrimų stipendiją, kurios visada norėjote.