درجة حرارة الارتداد

في فيزياء المادة المكثفة والفيزياء الذرية ، تُعدّ درجة حرارة الارتداد حدًا أدنى أساسيًا لدرجة الحرارة التي يمكن الوصول إليها باستخدام بعض تقنيات التبريد بالليزر . عندما تتحلل ذرة من حالة إلكترونية مثارة ساكنة إلى حالة إلكترونية ذات طاقة أقل عن طريق الانبعاث التلقائي لفوتون ، وبسبب قانون حفظ الزخم ، تكتسب الذرة زخمًا مكافئًا لزخم الفوتون. يتوافق هذا الكسب في الطاقة الحركية مع درجة حرارة ارتداد الذرة. ^{[ 1 ]} درجة حرارة الارتداد هي

${\displaystyle T_{\text{recoil}}={\frac {\hbar ^{2}k^{2}}{mk_{\text{B}}}}={\frac {p^{2}}{mk_{\text{B}}}},}$

أين

• k هو مقدار متجه الموجة للفوتون،
• m هي كتلة الذرة،
• k _B هو ثابت بولتزمان ،
• ${\displaystyle \hbar }$ثابت بلانك ،
• ${\displaystyle p=\hbar k}$هي زخم الفوتون .

بشكل عام، تكون درجة حرارة الارتداد أقل من حد تبريد دوبلر للذرات والجزيئات، لذا فإن تقنيات التبريد دون دوبلر، _مثل تبريد سيزيف ^{[ 2 ]،} ضرورية للوصول إليها. على سبيل المثال، تبلغ درجة حرارة الارتداد لخطوط D2 لذرات الفلزات القلوية عادةً حوالي 1  ميكروكلفن، في حين أن حد تبريد دوبلر يبلغ حوالي 100  ميكروكلفن. ^{[ 3 ]} مع ذلك، يمكن أن يكون لانتقالات التداخل ذات عرض الخط الضيق لذرات الفلزات القلوية الترابية ، مثل السترونتيوم، حدود دوبلر أقل من حدود ارتدادها، مما يسمح بالتبريد بالليزر في مصائد مغناطيسية بصرية ذات خطوط ضيقة حتى حد الارتداد دون الحاجة إلى تبريد دون دوبلر. ^{[ 4 ]}

يُمكن تبريد الذرات إلى ما دون حد الارتداد باستخدام تقنيات محددة مثل التبريد الراماني . ^{[ 5 ]} كما يُمكن أن تحدث درجات حرارة أقل من حد الارتداد في نظام لامب ديك ، حيث تكون طاقة ارتداد الفوتون أصغر من كم الطاقة الحركية؛ وبالتالي، لا تتغير حالة الذرة فعليًا بفعل فوتونات الارتداد. ^{[ 6 ]}