А теперь, внимание , правильный ответ.
Лазерное охлаждение основано на трех простых законах физики.
- При поглощении кванта передается не только энергия, но и импульс. Поэтому пучок атомов, движущийся навстречу лазерному пучку, при поглощении фотонов будет тормозиться(на импульс фотона). Конечно, при последующем излучении кванта атомы будут приобретать такой же импульс. Но так как излучение может происходить во все направления, то в среднем происходит торможение пучка.
Однако, если же атомы движутся по направлению лазерного пучка, то таким же образом они в среднем будут ускоряться. Понятно, что если создать такие условия, когда фотоны поглощают только атомы, движущиеся навстречу пучку, а движущиеся по пучку не поглощают, то будет происходить только охлаждение. Это можно сделать, основываясь на двух физических законах:
- Порог поглощения фотонов атомами: атомы в основном состоянии могут поглощать фотоны только с энергией, не меньше расстояния до первого возбужденного уровня.
- Эффект Доплера: атомы, движущиеся навстречу лазерному пучку видят фотоны большей энергии, движущиеся по пучку меньшей энергии.
Если выбрать лазер, излучающий фотоны с энергией, немного ниже порога поглощения, но так что для атомов, движущихся навстречу пучку (в некотором конусе телесных углов), фотоны будут уже выше порога поглощения. Тогда эти атомы будут охлаждаться, а межатомные столкновения будут приводить к охлаждению всего газа.
(С.Т. Беляев Квантовая механика систем многих частиц)