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Concept
Piège magnéto-optique
Résumé
350px|thumb|Montage expérimental d'un piège magnéto-optique.
Un piège magnéto-optique (ou "MOT", de l'anglais magneto-optical trap) est un dispositif qui utilise à la fois le Refroidissement d'atomes par laser et le piégeage magnétique afin de produire des échantillons d'atomes neutres « froids », à des températures pouvant aller jusqu'à quelques microkelvins, à deux ou trois fois la limite de recul du refroidissement Doppler (cf. article principal). En combinant la faible impulsion d'un photon individuel avec un grand nombre de cycles absorption - émission spontanée, des atomes avec des vitesses initiales « thermiques » de plusieurs centaines de mètres par seconde peuvent être ralentis jusqu'à des vitesses de l'ordre de quelques dizaines de centimètres par seconde.
Bien que des particules chargées comme les ions peuvent être piégées en utilisant des pièges de Penning ou de Paul qui utilisent des combinaisons de champs électriques ou magnétiques, ces derniers ne fonctionnent pas avec des atomes neutres, d'où l'intérêt des pièges magnéto-optiques.
Un piège magnéto-optique utilise six faisceaux lasers (qui peuvent venir d'une seule source, voir plus bas), disposés par paire se propageant dans des sens opposés, selon trois directions orthogonales, qui assurent le refroidissement par effet Doppler des atomes. À ce dispositif de refroidissement des atomes se combine un dispositif de piégeage magnétique utilisant un champ magnétique quadrupolaire, qui vise à assurer le confinement des atomes refroidis, en utilisant l'effet Zeeman (cf. figure plus haut).
Dans la mesure où le refroidissement Doppler n'est possible que pour des atomes disposant de configurations électroniques « adaptées », notamment en termes de niveaux hyperfins, de façon que les cycles d'absorption / émission spontanée inhérents au refroidissement Doppler s'effectuent entre les mêmes états (boucles optiques fermées), tous les atomes ne peuvent être piégés dans un MOT.
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