激光冷却法原理
冷原子冷却方法
冷原子冷却方法
冷原子冷却方法
1. 激光冷却
•原理：通过激光的光压效应使原子速度降低，从而实现冷却。
•方法：
–莫尔斯盒子陷阱：利用激光束在莫尔斯势能阱中将原子限制在一定空间范围内，然后通过拉曼冷却方法让原子失去
能量。
–莫特冷却：利用光子散射效应，通过激光冷却束将原子束限制在空间细胞中，原子因与激光的相互作用而慢慢失去
动能，最终冷却到极低温度。
–光泵浦：利用衰减过程中的辐射阻尼和光力阻尼，将原子束中的高能态原子转移到低能态，从而实现冷却。
2. 磁场冷却
•原理：通过磁场对原子的束缚力和耦合能力，将原子束限制在小空间内，然后通过对磁场形态改变的控制，使得原子失去速度。
•方法：
–准激光退偏振冷却：利用磁偶极子之间的相互作用，通过退偏振辐射阻尼使原子束获得冷却。
–亚声速冷却：在磁场梯度中，原子在能量与捕获复杂标度的磁子陷阱中被限制，然后通过排斥态与磁场梯度之间的
耦合进行冷却。
–Zeeman速度抽收冷却：通过与外磁场耦合的弛豫机制冷却原子束。
3. 电子冷却
•原理：通过电子束与冷却原子相互作用，转移原子速度和能量，实现冷却。
•方法：
–缓冲气体冷却：利用电流和冷却原子束之间的相互作用，将电子速度转移到冷却原子上，从而冷却原子。
–无能损激发：通过激光和电子束的相互作用，实现冷却原子束。
以上是几种常见的冷原子冷却方法，每种方法都有不同的原理和适用范围。
冷原子冷却技术在物理学、光学、量子信息等领域中有广泛应用，在研究低温物质行为、量子计算等方面具有重要意义。
激光冷却的科学意义
激光冷却的科学意义
激光冷却的目的是降低气体的温度。
首先，什么是温度？从微观上讲，它是组成气体的粒子运动的强度。
运动越剧烈，温度就越高。
运动越平静，温度就越低。
因此，“降低温度”就相当于“尽可能地停止组成气体的粒子的运动”。
激光为什么能制冷呢？原来，物体的原子总是在不停地做无规则运动，这实际上就是表示物体温度高低的热运动，即原子运动越激烈，物体温度越高；反之，温度就越低。
所以，只要降低原子运动速度，就能降低物体温度。
激光制冷的原理就是利用大量的光子阻碍原子运动，使其减速，从而降低了物体温度。
物体原子运动的速度通常在每秒500米左右。
长期以来，科学家一直在寻找使原子相对静止的方法。
朱棣文采用三束相互垂直的激光，从各个方面对原子进行照射，使原子陷于光子海洋中，运动不断受到阻碍而减速。
激光的这种作用被形象地称为“光学粘胶”。
在试验中，被“粘”住的原子可以降到几乎接近绝对零度的低温。
激光冷却技术 Laser Refrigeration Technique
※
3.光具有动量
光子一般来说是没有质量的，但是与其它实 物粒子一样，具有动量。当一个原子吸收一份 电磁波的能量子(即光子)时，它同时也获得了 一定的动量。光的动量与光的波长成反比，方
向与光的传播方向相一致。
※
４.其他
此外， 激光的高度单色性 可调激光技术 也很重要。
激光冷却的原理——综述
特点： 方向性好
能量集中
单色性好 相干性好
由于具有以上优异特性，激光很快应用于各种技术领域。
激光有什么用途？
激光在通讯上的应用
把激光作为信息载体，实现通讯的一种方式。 它包括激光大气传输通信、卫星激光通信、光纤通 信和水下激光通信等多种方式。 激光通信具有信息容量大、传送线路多，保密性强、 可传送距离较远，设备轻便、费用经济等优点。
这六束激光都比静止钠原子吸收的特征颜色稍微有些红移，其效 果就是不管钠原子企图向何方运动，都会遇上具有恰当能量的光子， 并被推回到六束激里，聚集了大量的冷却下来的原子，组成 了肉眼看去像是豌豆大小的发光的气团。由六束激光组 成了“光学粘胶”，使原子陷入其中从而不断降低速度。
（当温度低到10-6K，即1微开（μK）时，自由氢原子预计将以低于25cm/s 的速率运动。）
因此，怎样达到如此低的温度呢？----激光冷却恰好解决了这 个问题，即在激光的作用下使原子减速。 BACK
link----1997诺贝尔物理学奖
I. 激光冷却实验
• •
1985年朱棣文和他的同事在贝尔实验室用两两相对，沿 三个正交方向的六束激光使原子减速。 真空中的一束钠原子被迎面而来的激光束阻止下来 将钠原子引进六束激光的交汇处。
link----1997诺贝尔物理学奖
原子的激光冷却及陷俘研究
原子的激光冷却及陷俘研究激光冷却和陷俘是现代原子物理和量子物理研究中的重要技术手段。
通过激光冷却，科学家可以将原子降温到极低的温度，甚至冷却到接近绝对零度，这为原子和分子的量子行为研究提供了良好的实验条件。
通过陷俘技术，科学家可以将冷却后的原子囚禁在精密的磁场或光场中，实现原子的精密操控和量子信息处理。
本文将介绍原子的激光冷却及陷俘研究的基本原理和最新进展。
一、激光冷却的基本原理激光冷却是一种利用激光对原子进行冷却的技术。
在20世纪80年代，美国的斯蒂文·肖和克劳斯·冯·克莱高认识到，激光可以对原子施加一个反向的动量，并将原子从热运动中捕获并冷却。
他们于1997年获得了诺贝尔物理学奖，以表彰他们对激光冷却的开创性研究。
激光冷却的基本原理如下：1. 蓝移：当激光与原子发生相互作用时，激光的能量可以被原子吸收，使得原子的能级发生变化。
如果激光的频率高于原子的共振频率，原子将吸收激光的能量并向前运动。
这种现象称为蓝移，是激光冷却的基础。
2. 随机行走：在蓝移的作用下，原子由于吸收激光的能量而受到推动，但同时又受到来自热运动的影响。
这使得原子表现出随机的运动，即随机行走。
通过控制激光的参数，可以使原子在随机行走的过程中逐渐减速并冷却。
3. 冷却限：由于不确定性原理的限制，原子无法被冷却到绝对零度，存在一个极限温度，称为冷却限。
冷却限是激光冷却的一个重要参数，科学家们通过不断改进激光系统和优化实验条件，努力突破冷却限，实现极低温度的原子冷却。
二、陷俘技术的基本原理陷俘技术是一种利用精密场控制原子运动的技术。
常见的陷俘方法包括磁光陷阱、磁力陷阱和光力陷阱等。
通过陷俘技术，科学家可以将冷却后的原子囚禁在一个小区域内，并对其进行精密操控和测量。
陷俘技术的基本原理如下：1. 势能陷阱：通过磁场或光场的调控，可以在空间中产生一个势能曲面，使得原子被束缚在一个小区域内。
这种势能曲面称为陷阱，可以是静态的，也可以是时间变化的。
激光制冷的原理和应用实例
激光制冷的原理和应用实例激光制冷的原理激光制冷是一种基于激光的冷却技术，能够将物体的温度降低到接近绝对零度。
其原理基于反常的光致蒸发强迫冷却效应和多光子吸收机制。
反常的光致蒸发强迫冷却效应反常的光致蒸发强迫冷却效应是指当一个物体吸收激光光子时，由于光子能量的差异，物体从高能级跃迁到低能级的过程中会释放出更多的热量。
多光子吸收机制多光子吸收机制是指在较高光强的激光作用下，物体会吸收多个光子，这样可以将更多的热量转化为辐射能量，从而降低物体的温度。
激光制冷的应用实例激光制冷技术在几个领域中得到了应用。
1. 冷冻食物激光制冷技术可以用于冷冻食物，通过激光对食物进行冷却，可以快速降低食物的温度，保持其营养成分和风味。
此外，激光制冷还可以帮助延长食物的保鲜期，减少食物的损耗。
2. 医疗领域激光制冷技术在医疗领域中也有广泛的应用。
例如，激光制冷可以用于减轻疼痛和肿胀。
其原理是通过激光冷却组织，减少炎症反应，从而缓解疼痛和肿胀。
3. 电子设备散热激光制冷技术还可以用于电子设备的散热。
传统的散热方式通常是通过风扇或散热片来进行，但有时效果不佳。
而激光制冷技术通过激光照射热量较大的电子组件，迅速将其冷却，提高散热效果。
4. 材料科学研究激光制冷技术在材料科学研究领域中也有广泛的应用。
例如，研究人员可以使用激光制冷技术来冷却和控制材料的温度，从而研究材料的性质和行为。
5. 量子计算激光制冷技术在量子计算方面也扮演着重要的角色。
量子计算需要将量子比特冷却到接近绝对零度的温度，以避免量子噪声的干扰。
激光制冷技术可以提供高效的冷却方法，帮助实现量子计算的稳定性和准确性。
总结：激光制冷技术通过反常的光致蒸发强迫冷却效应和多光子吸收机制，可以将物体的温度降低到接近绝对零度。
在冷冻食物、医疗领域、电子设备散热、材料科学研究和量子计算等领域中得到了应用。
激光制冷技术的应用为这些领域带来了许多好处，同时也为激光制冷技术的研究和发展提供了更多的可能性和挑战。
激光冷却离子
激光冷却离子激光冷却离子是一种利用激光技术将离子原子冷却至极低温度的方法。
它是冷却和控制离子的重要手段，被广泛应用于原子物理、量子信息和精密测量等领域。
激光冷却离子的基本原理是利用激光的光压效应和冷却效应。
当激光照射到离子表面时，激光光子与离子之间发生相互作用，使离子受到光子的冲击，从而减小了离子的动能。
激光光子的动量被传递给离子，使离子的动能减小，从而达到冷却的效果。
激光冷却离子的过程可以分为三个步骤：激光冷却、激光减速和激光捕获。
首先，通过激光冷却，激光束照射到离子上，使离子的动能减小。
其次，通过激光减速，调节激光束的频率，使离子受到的光压力减小，从而减慢离子的速度。
最后，通过激光捕获，将离子捕获到一个特定的区域内，形成离子晶格。
激光冷却离子的冷却效果取决于激光的功率和频率。
功率越大，冷却效果越好。
频率越高，冷却效果也越好。
因此，科学家们通过调节激光的功率和频率，可以实现对离子的精确控制和冷却。
激光冷却离子的应用非常广泛。
在原子物理中，激光冷却离子可以用来研究原子的基本性质，如原子的能级结构和原子之间的相互作用。
在量子信息领域，激光冷却离子可以用来构建量子比特，实现量子计算和量子通信。
在精密测量领域，激光冷却离子可以用来制造高精度的原子钟和惯性导航系统。
激光冷却离子技术的发展离不开对激光技术和离子物理的深入研究。
激光技术的进步使得激光冷却离子的效果越来越好，离子的温度可以冷却至几微开尔文量级。
离子物理的研究也为激光冷却离子的应用提供了理论基础和实验验证。
激光冷却离子是一种重要的冷却和控制离子的方法，具有广泛的应用前景。
通过激光的光压效应和冷却效应，可以将离子冷却至极低温度，实现对离子的精确控制和研究。
随着激光技术和离子物理的不断发展，相信激光冷却离子技术将在更多领域展示出强大的应用潜力。
原子的激光冷却及陷俘研究
原子的激光冷却及陷俘研究激光冷却是一种通过激光技术使原子减少热运动而实现冷却的方法。
在原子物理学中，冷却原子是一项重要的研究领域，可以帮助我们更好地理解原子的性质和行为。
激光冷却的原理是利用激光的光压效应，将激光束作用于原子，使原子受到反向的力，从而减少其动能。
当激光的频率比原子的共振频率略高时，原子会吸收激光并受到反向压力。
而当原子的动能减小到与冷却材料的温度相当时，原子将被捕获并形成一个低温原子云。
目前，利用激光冷却的方法已经成功地将气体原子冷却到微开尔文（mK）的温度，甚至更低。
这种低温原子云的研究对于量子物理学以及精密测量技术有着重要的应用价值。
利用冷原子云可以研究量子纠缠和相干性，进一步探索量子计算和量子通信等领域。
除了激光冷却，陷俘技术也是研究原子物理学的重要手段之一。
陷俘是指利用电磁场或激光束来限制原子的运动，使其被捕获在一个特定的空间区域内。
陷俘可以通过多种方式实现，如磁陷俘和光陷俘等。
磁陷俘通常使用磁力场来限制原子的运动。
通过改变磁场的强度和方向，可以影响到原子的运动轨迹。
磁陷俘可以实现对原子的冷却和定位，在原子物理学实验中有着广泛的应用。
光陷俘是另一种常用的陷俘方法，它利用激光束对原子施加光场势能。
通过光学力和引力效应，原子被限制在一个光学陷阱中。
光陷俘具有很高的选择性，可以选择性地捕获不同能级的原子。
激光冷却和陷俘技术的研究对于原子物理学和凝聚态物理学有着重要的意义。
它们可以帮助我们更好地理解量子效应和量子现象，为精密测量和量子信息领域的发展提供基础。
这些技术也在制备冷原子时钟、构建量子计算机和实现量子隧道传输等方面具有重要的应用前景。
原子的激光冷却和陷俘研究是一项具有重要意义的研究领域。
通过这些技术，我们可以将原子冷却到极低的温度并进行精密控制，为量子物理学和精密测量学的发展做出贡献。
激光冷却发展历程
激光冷却发展历程激光冷却技术是一种基于量子物理原理的冷却方法，可以将物质冷却到极低的温度。
激光冷却的发展历程可以追溯到20世纪70年代，以下是其中的几个重要阶段：1. 创世纪：1975年，美国物理学家艾萨克·郎格文（Isaac Lagnwen）首次提出了利用光子的动能将原子或分子冷却到低温的想法。
然而，当时还没有找到合适的激光波长和功率来实现这一目标。
2. Doppler冷却：1985年，美国物理学家史蒂文·楚朗盖（Steven Chu）和克洛德·科文霍文（Claude Cohen-Tannoudji）以及德国物理学家威廉·菲利普斯（William Phillips）独立地提出了利用多普勒效应实现激光冷却的方法。
他们使用了三种激光，通过频率蓝移和频率红移来减慢和冷却原子。
这项突破性工作于1997年获得诺贝尔物理学奖。
3. Zeeman冷却：1995年，美国物理学家艾瑞克·考尔维拉（Eric Cornell）和卡尔·魏曼德（Carl Wieman）成功地利用Zeeman效应实现了激光冷却和玻色-爱因斯坦凝聚。
他们将铷原子放置在磁场中，然后用激光冷却原子。
这项重要的突破为量子物理研究和凝聚态物理的发展打开了新的大门，并于2001年获得诺贝尔物理学奖。
4. Fermi冷却：1999年，兰德尔·赫布斯（Randall Hulet）和约翰·托马斯（John Thomas）的团队成功地在锂原子中利用Fermi统计实现了激光冷却。
这为研究低温物理学和量子气体提供了新的途径。
5. 拓展到更多元素：随着技术的不断发展，激光冷却逐渐被拓展到更多元素和化合物，包括氢、氮、铯、锶等。
同时，不同的激光冷却方法也相继涌现，如磁光陷阱冷却、声光冷却等。
总的来说，激光冷却技术经过了多个重要的阶段，从最初的概念提出到实验验证，再到扩展到更多元素和化合物。
三种激光冷却机制的理论分析（理学）
华中科技大学硕士学位论文三种激光冷却机制的理论分析姓名：***申请学位级别：硕士专业：理论物理指导教师：***20070202摘 要激光冷却广泛运用于科学技术中，比如波色-爱因斯坦凝聚的研究、广义相对论的验证、原子频标和原子干涉仪的研制等。
在光学粘胶中冷却原子，可达到多普勒冷却极限温度。
这时，再通过减弱激光强度和增大失谐量来继续冷却原子，能使其温度低于多普勒冷却极限。
要对原子进行深度冷却，即要突破反冲极限温度，可利用选择速度的方法，挑选出窄速度分布的原子。
虽然牺牲掉一部分原子，却得到单一速度的原子，故原子的温度就比较低。
本文主要讨论了三种冷却机制：多普勒冷却机制、亚多普勒冷却机制和亚反冲冷却机制。
多普勒冷却是基于光子的辐射压力来使原子减速；亚多普勒冷却是基于运动诱导造成的偏振梯度力使原子减速；亚反冲冷却是基于对原子的速度选择来获得单一速度分布原子，其可分为相干布陷冷却和拉曼激光冷却。
本文计算了速度选择的受激拉曼跃迁的三能级方程运动解析解。
得到了利用拉曼激光可以选择出特定速度分布的原子的结论。
首先利用半经典理论，作偶极近似，讨论了三能级原子系统和双光子的拉曼激光相互作用过程，在波函数中加入了速度参量，得到了三能级系统的演化方程。
然后，在弱场和大失谐条件下，把三能级方程退化为二能级方程。
最后用代换法把二能级方程化为常系数方程，得到了方程的解，理论结果和实验基本吻合。
本文还系统总结了一些其它文献中比较模糊的概念，比如相互作用哈氏量中磁场分量的忽略、激光选可见光、旋波近似等。
关键词：多普勒冷却，亚多普勒冷却，亚反冲冷却，相干布陷，拉曼激光，偏振梯度AbstractLaser cooling is widely applied in science and technique, such as Bose-Einstein condensation, verification for general relativity theory, atomic frequency scale and atomic interferometer etc. The temperature of atoms in the optical molasses could be cooled to the Doppler limit, and through weakening the laser intensity and increasing the detuning of the laser from the resonant frequency, the atoms could be further cooled below the Doppler limit. By velocity selection, one could get an atomic source with a narrow distribution in velocity and challenge the recoil limit temperature. Although some parts of the atoms are lost, the temperature of the remaining atoms, which have a uniform velocity, is quite low compared to the former.It discusses three mechanisms of laser cooling in this paper: the Doppler cooling mechanism, the Sub-Doppler cooling mechanism and the Sub-recoil cooling mechanism. The Doppler cooling which makes atoms slowdown is based on the radiation pressure of the laser; The Sub-Doppler cooling slows atoms down on the basis of polarization gradient forces caused by motive inductions; The Sub-recoil cooling including the coherent population trapping cooling and the Raman laser cooling, gets atoms with a slice velocity distribution depended on the velocity selection.It presents the analytical solutions of the three-level equations on the velocity-selective stimulated Raman transitions in this paper, and concludes the principle of selecting atoms with a uniform velocity out of an initial distribution. In the semi-classical theory and dipole approximation, we gets the evolution equations of the interaction of the three-level atoms with the two-photon Raman laser system, and the velocity parameter are also taken into account in the wave function. For weak lasers and large detunings, the three-level equations degenerate into two-level equations. Through transforming two-level equations into constant coefficient equations by substitution it gives the solutions of them. The theoretical analysis corresponds with the experimental results generally. It also generalizes a few concepts obscure in some papers systematically, such as ignoring the magnetic field component in theinteraction Hamiltonian, the choice of visible light for laser and rotating wave approximation etc.Key Words：Doppler Cooling, Sub-Doppler Cooling, Sub-Recoil Cooling，Coherent Population Trapping, Raman Laser, Polarization Gradient.独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
原子的激光冷却与量子控制技术
原子的激光冷却与量子控制技术人类对未知的探索历程可谓是一步一个脚印的前进，每一小步的跨越都源自于前人的经验积累和文献记录，其中自然科学领域的突破尤其令人瞩目。
本文将关注原子物理学中的一项技术——激光冷却与量子控制技术。
一、激光冷却技术激光冷却技术说起来并不算复杂，它主要是将光子的动量传递给自由空气分子，来降低分子的热运动速度，而减缓它的温度进而冷却物质。
当物质处于分子之间相互作用力很强的凝聚态时，传导热流困难，因而难以冷却。
而在惰性气体或原子等无相互作用的自由态时，能提供易于冷却的稳定基底，如惰性气体冷却法中的氦、氖和标准氧化铜等。
在这样的物质中，光子的动量传递给原子的激发态，随着自由空气分子的撞击，原子回到基态时会损失部分能量。
这便是激光冷却的原理。
通过激光光束的扫描和调节，可以制备出射流的原子束，随着激光光束的扩散，分子的平均速度进一步降低，物体表面几乎可以察觉到温度降低，并能近似于零度（近绝对零度，即温度为0K）。
相较于常规的制冷方式，激光冷却技术更为精确，也能够对不同的物质进行精细的控制。
二、量子控制技术所谓量子控制技术，就是一种可以控制和操作系统中所有量子力学理论的技术，核心思想也是基于算法的设计。
在计算机配置和物理控制等科技领域中有着重要的应用意义。
与激光冷却技术类似，量子控制技术也是由多个元件构成，其中包括操作方法、高频信号、量子扰动器和算法等模块。
这些元件共同形成了制造高清晰度照相机和天文望远镜等高端装置的核心组件。
它不仅可以满足技术方面的需求，还可以通过量子仿真方法来模拟和描述物理世界中的各种现象和行为。
总体来看，激光冷却技术和量子控制技术的共同点在于它们在探索更深层次的物质变化和物理变化上，发挥着重要的引导和推进作用。
这两种技术在未来的研究和应用中都有着广泛的应用前景，值得寻求更广泛而深入的探索。
既然讨论了激光冷却技术和量子控制技术，接下来我们来谈谈这两项技术的研究意义。
三、研究意义1、激光冷却技术激光冷却技术对物理学研究有着深远的影响。
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激光冷却法原理
激光冷却法的基本原理是光压在光的传播路径上会对物质产生一定压力称之为光压在进行冷却的时候用多束激光从不同方向照射目标体使其粒子受到光压的作用以阻止其热振动以达到冷却的效果，激光冷却法是现在最先进的冷却方法之一，可以打到非常接近绝对零度的超低温。
众所周知，激光是高功率的光束，它能产生高温，因而有激光手术、激光焊接等应用。
但是激光居然还能用来冷却，而且可以冷却到绝对温度百万分之一度以下，却似乎有点不太好理解。
激光冷却涉及到多个物理原理，概括起来主要有光的多普勒效应、原子能级量子化、光具有动量。
另外，激光的高度单色性和可调激光技术也非常重要。
光的多普勒效应是指，如果你迎着光源的方向运动，观察到光的频率将会增加；如果背离光源方向运动，观察到的光的频率将会降低。
原子可以吸收电磁辐射的能量，使其本身的能量升高；也可以释放出电磁辐射，同时自身的能量降低。
原子的能级量子化，是指原子只能吸收和放出某些特定频率的电磁波。
按量子理论，电磁波的能量只能以某种不可分割的单位--能量子--与别的物质相作用。
而每一份能量子所含的能量正比电磁波的频率，所以，只吸收和释放某些特定频率的电磁波，就意味着原子的能量只能取某些特定的值，故称为能级量子化。
光与其它实物粒子一样，也具有动量。
当一个原子吸收一份电磁波的能量子(即光子)时，它同时也获得了一定的动量。
光的动量与光的波长成反比，方向与光的传播方向相一致。
现在假设某种原子只吸收频率为f0的电磁波。
如果我们把激光的频率调在略小于f0的频率上(可调激光技术可以让我们精确地调节所需激光的频率)，并把这样一束激光射在由那种原子组成的样品上，将会发生什么现象呢？
我们知道，在高于绝对零度的任何温度下，组成样品的原子都在作无规则的热运动。
当其中某个原子的运动方向指向激光的光源时，由于多普勒效应，在这个原子看来激光的频率会略高一些。
因为我们把激光的频率调在略低于
f0，多普勒效应可以使得飞向光源方向的原子看到的激光频率正好等于f0。
这样，这个原子就有可能吸收激光的能量。
在它吸收能量时，它同时也获得了动量。
由于激光传播的方向与原子运动的方向相反，获得的动量将使原子的运动速度变慢。
如果另一个原子的运动方向背离激光的光源时，由于多普勒效应，这个原子看到的激光频率将降低，这样将更加远离它能吸收的电磁波的频率，所以这个原子不会吸收激光的能量，也不会从激光那里获得使它加速的动量。
如果我们多设置几个激光源，从多个方向照射那个样品。
那么按上面的分析，无论样品的原子往哪个方向运动，它都只吸收迎面而来的激光，因而其运动速度总是被降低。
这些原子就好象处在粘稠的糖浆中，它的运动一直受到阻挠，直到几乎完全停止。
所以激光冷却装置又被称为“光学糖浆”。
这样，在激光的照射下，组成样品的原子的热运动速度不断降低，它的温度也就不断地降低。
那么用这种办法有没有可能达到绝对零度呢？答案是否定的。
因为样品原子在吸收了光子之后，其自身能级将升高，因而并不稳定。
它会再次释放光子，使自己处于更稳定的状态。
释放光子时，它也会失去一部分动量，从而产生相反方向的加速。
释放光子的方向是随机的，所以在长期平均来看，它并不产生净的加速。
但是它毕竟使原子获得了随机的瞬间速度，这本身也是一种热运动，所以要达到绝对零度是不可能的。
只是这种热运动的幅度很小，其对应的温度对大多数原子来讲在千分之一开以下。
激光制冷
大家都知道激光有亮度高的特点,利用这个特点可以在极短的时间内在极小的范围内使被激光照射的物体接受到极高的能量.用这种技术可以进行金属焊接和施行人体手术等.而现在科学家们还能利用激光制冷,并把研究对象的温度降低到只有几微开(10-6K),已经非常接近绝对零度了.
激光冷却技术的原理可以用右图说明.图中激光束a和激光束b相向传播,光的频率相同,都略低于原子吸收光谱线的中心频率,即比原子的共振吸收频率低一些.现在考虑一个往右方运动的原子A,这个原子是迎着激光束b运动的,根据多普勒效应,这个原子感受到的激光束b的频率升高,即激光束b的频率进一步接近了原子的共振吸收峰值的位置.原子从激光束b吸收光子的几率增大.这个原子的运动方向和激光束a的传播方向相同,所以它感受到激光束a的频率减小,根据多普勒效应,这个原子感受到的激光束a的频率降低,即激光束a的频率进一步远离了原子的共振吸收峰值的位置,原子从激光束a吸收光子的几率减小.着意味着原子A将受到把它往左推的作用力,阻止它往右运动,即原子A的速度减慢.同样,图中向左运动的原子B将受到激光束a的推力,阻止它向左运动,运动速度也减慢.那么,用上下,左右,前后三对这样的激光束,就可以让朝各个
方向运动的原子都减慢运动速度.而物体的温度正是由物体分子平均动能的标志,所以这种方法能够达到制冷的目的.目前,用这个办法已经可以把原子冷却到微开.
激光冷却时利用激光和原子的相互作用减速原子运动以获得超低温原子的高新技术。
主要应用
这一技术早期的主要目的是为了精确测量各种原子参数，用于高分辨率激光光谱和超高精度的量子频标(原子钟)，后来成为实现原子玻色-爱因斯坦凝聚的关键实验方法。
虽然早在20世纪初人们就注意到光对原子有辐射压力作用，只是在激光器发明之后，才发展了利用光压改变原子速度的技术。
激光冷却有许多应用，如：原子光学、原子刻蚀、原子钟、光学晶格、光镊子、玻色-爱因斯坦凝聚、原子激光、高分辨率光谱以及光和物质的相互作用的基础研究等理论发展
人们发现，当原子在频率略低于原子跃迁能级差且相向传播的一对激光束中运动时，由于多普勒效应，原子倾向于吸收与原子运动方向相反的光子，而对与其相同方向行进的光子吸收几率较小;吸收后的光子将各向同性地自发辐射。
平均地看来，两束激光的净作用是产生一个与原子运动方向相反的阻尼力，从而使原子的运动减缓(即冷却下来)。
1985年美国国家标准与技术研究院的菲利浦斯(willam D.Phillips)和斯坦福大学的朱棣文(Steven Chu)首先实现了激光冷却原子的实验，并得到了极低温度(24μK)的钠原子气体。
他们进一步用三维激光束形成磁光阱将原子囚禁在一个空间的小区域中加以冷却，获得了更低温度的"光学粘胶"。
之后，许多激光冷却的新方法不断涌现，其中较著名的有"速度选择相干布居囚禁"和"拉曼冷却"，前者由法国巴黎高等师范学院的柯亨-达诺基(Claud Cohen-Tannodji)提出，后者由朱棣文提出，他们利用这种技术分别获得了低于光子反冲极限的极低温度。
此后，人们还发展了磁场和激光相结合的一系列冷却技术，其中包括偏振梯度冷却、磁感应冷却等等。
朱棣文、柯亨-达诺基和菲利浦斯三人也因此而获得了1997年诺贝尔物理学奖。