Raffreddamento laser di atomi di rubidio a temperature inferiori al limite Doppler

Nel presente elaborato si analizza una fase intermedia di un esperimento di intrappolamento e raffreddamento di atomi di rubidio-87 che ha l’obiettivo finale di trasportare e studiare il gas di atomi freddi all’interno di una fibra ottica a nucleo cavo. La fase considerata è detta “melassa ottica” e consiste nel raffreddamento laser di atomi a temperature inferiori al limite Doppler in assenza di campi magnetici. Si sono determinati i valori dei campi magnetici compensatori necessari per annullare i campi magnetici esterni. Questi valori sono in modulo superiori, in tutte e tre le direzioni ortogonali analizzate, alle corrispondenti componenti del campo magnetico terrestre. Si è poi determinato che, per una potenza dei fasci laser di (15.0 ± 0.8) mW, un detuning pari a δ/2π ≃ −24.4 MHz è quello che permette al gas di atomi di raggiungere la temperatura inferiore che è risultata essere vicina ai 50 µK. Quando il detuning dei fasci laser è δ/2π ≃127.0 MHz, la potenza a cui corrisponde il raffreddamento maggiore è P = (34.3 ± 1.7) mW. Si è infine osservato che l’andamento della temperatura raggiunta dalla melassa ottica in funzione dell’intensità I dei fasci laser è coerente con quanto previsto dalla teoria e in particolare che le temperature misurate quando i fasci hanno una potenza P = (15.0 ± 0.8) mW e P = (34.3 ± 1.7) mW sono consistenti con l’andamento atteso, proporzionale a I/δ.