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'''레이저 냉각'''은 레이저를 이용하여 원자나 분자 시료을 [[절대 영도]]에 가깝게 냉각시키는 기술이다. 어떤 물체(일반적으로 원자)가 [[광자]]를 흡수했다가 다시 방출하면 [[운동량]]이 변하고 입자 [[앙상블(물리학)|앙상블]]의 [[절대 온도]]는 속도의 [[분산]]에 비례한다. 레이저 냉각 기술은 [[원자 분광법]]과 앞에서 언급한 빛의 물리적 효과를 이용하여 입자 앙상블의 속도 분포를 균일하게 하여 입자를 냉각시킨다.

레이저 냉각의 대표적인 예이자 가장 일반적인 방법은 도플러 냉각이다. 그 외의 레이저 냉각 방법에는 [[지만 감속기|제만 감속기]] 등이 있다.

== 역사 ==

=== '''초기 시도''' ===
레이저 냉각 기술이 출현했을 때, [[제임스 클러크 맥스웰|맥스웰]]의 [[전자기학|전자기]] 이론으로 이미 전자기 방사선이 가하는 힘([[복사압]])을 계산하였다. 그러나 20세기가 되어서야 [[표트르 레베데프]](1901년)와 [[어니스트 폭스 니콜스]](1901년), [[고든 페리 헐]](1903년)이 실험을 통해 그 힘을 입증하였고,<ref name=":2"/> 1933년, [[오토 프리쉬]]는 빛으로 원자에 압력을 가하는 것을 실현하였다. 1970년대 초반부터 [[레이저]]는 세밀한 [[원자]] 조작을 위해 사용되었으나, 1975년 [[테오도어 W. 헨슈|테오도어 한슈]]와 [[아서 레너드 숄로|아서 숄로]]의 연구 그룹과 [[데이비드 J. 와인랜드|데이비드 와인랜드]]와 [[한스 게오르크 데멜트|한스 데멜트]]의 연구 그룹이 "방사력"으로 원자의 열 기반 [[속도]]를 늦추는 레이저 냉각 기술을 독자적으로 도입하면서<ref name=":0">{{저널 인용|제목=Nobel Lecture: Laser cooling and trapping of neutral atoms|저널=Reviews of Modern Physics|성=Phillips|이름=William D.|연도=1998|권=70|호=3|쪽=721–741|bibcode=1998RvMP...70..721P|doi=10.1103/revmodphys.70.721}}</ref> 레이저 냉각 기술이 원자 조작 실험에 도입되었다. 한슈와 숄로의 논문에서는 빛을 반사하는 모든 물체에 가해지는 복사압의 효과를 설명하고 있으며, 이 개념은 기체 상태의 원자를 냉각시키는 방법으로 이어졌다.<ref>{{웹 인용|url=http://ac.els-cdn.com/0030401875901595/1-s2.0-0030401875901595-main.pdf?_tid=db7c1f5e-2dff-11e7-a10f-00000aab0f01&acdnat=1493596438_1c48a40aec047a7a4ff0fb4da2dbd653|제목=Cooling of gases by laser radiation - ScienceDirect|웹사이트=ac.els-cdn.com|언어=en|확인날짜=2017-05-05}}</ref> 레이저 냉각에 대한 이러한 초기 제안은 "산란력"에만 의존했지만, 이후 산란과 쌍극자 힘을 모두 이용하는 레이저 트래핑이 도입되었다.

=== 현대 발전 ===
[[윌리엄 대니얼 필립스|윌리엄 필립스]]는 와인랜드 논문을 보고 이온 대신 중성 원자를 사용하려고 했다. 그는 1982년에 첫 번째로 중성 원자의 냉각을 설명하는 논문을 발표했다. 그가 사용한 방법은 현재 제만 감속기로 불리며 [[원자 빔]]을 느리게하는 표준 기술 중 하나가 되었다. 이전에 온도를 약 240 마이크로켈빈까지 낮추었을 때, 연구원들은 이 온도가 가능한 최저 온도라고 생각했다. 그러나, [[스티븐 추]]가 실험에서 온도를 43 마이크로켈빈까지 낮추면서,<ref>{{웹 인용|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/optmod/lascool.html|제목=Laser Cooling|웹사이트=hyperphysics.phy-astr.gsu.edu|확인날짜=2017-05-06}}</ref> 레이저 [[편광]]과 더 많은 원자 상태로 새로운 최저 온도를 설명하였다. 스티븐 추는 [[윌리엄 대니얼 필립스|윌리엄 필립스]], [[클로드 코엔타누지]]와 1997년 레이저로 원자를 냉각하여 포획하는 방법에 기여하여 [[노벨 물리학상]]을 공동 수상했다. 70년대와 80년대 냉각을 위한 레이저 사용의 발전은 기존 기술의 몇 가지 개선과 매우 낮은 온도에서의 새로운 발견으로 이어졌다. 냉각 공정에서는 [[원자 시계]]를 보다 정확하게 만들고 분광 측정을 개선하는 데 사용되었으며 초저온에서 새로운 [[물질의 상태|물질 상태]]를 관찰하는 데도 사용되었다.<ref name=":2">{{저널 인용|제목=Laser Cooling and Manipulation of Neutral Particles|저널=New Optics|성=Adams and Riis|이름=Charles S. and Erling|url=http://massey.dur.ac.uk/articles/newoptics.pdf|access-date=2021-04-21|archive-date=2017-11-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20171115193505/http://massey.dur.ac.uk/articles/newoptics.pdf|url-status=dead}}</ref> 또한 1995년, [[에릭 얼린 코넬|에릭 코넬]], [[칼 위먼]], [[볼프강 케털리]]는 새로운 물질 상태인 [[보스-아인슈타인 응축|보스-아인슈타인 응축수]]를 관찰하였다.<ref>{{저널 인용|제목=Ultracold atomic gases going strong|저널=National Science Review|성=Chin|이름=Cheng|url=https://oup.silverchair-cdn.com/oup/backfile/Content_public/Journal/nsr/3/2/10.1093_nsr_nwv073/2/nwv073.pdf?Expires=1493699228&Signature=WbQqSwuQGknemM~PFMzfRfVMwHDLwI8tOgkqv8wezpztfMiTxE3-1zUgMIhIlmvi-OwsGex6T02bcez2YNrpf3fN~2MWFaG6t-Je8~TWDbK3AkoocYx23JeVtTti71BwLMYBU~RCYKEKqxphGlOoZGh6WtDg~EI6VGwMP1jeHZuVaCz22woK1u4W9yk0xX7QZUMkQXaNnwie0cti0uYkJcTw7C-bNoxLAiqpdwwmQmHLZElpXVSZIKfhvTrIgxUKQqNF66LO8en7MmEIFz2lex8tiWEGxceYmFBpgrhcmYyE5OyI2qrAE0Ka3nN3bfy-oZQ4Yitn2JE~2-D79ks~Eg__&Key-Pair-Id=APKAIUCZBIA4LVPAVW3Q|날짜=2016|권=3|호=2|쪽=168–173|doi=10.1093/nsr/nwv073}}</ref>


== 용도 ==
레이저 냉각은 주로 [[보스-아인슈타인 응축]]과 같이 [[절대 영도]] 근처에서 관찰할 수 있는 [[양자역학|양자 효과]]를 탐구하는 실험에 사용할 [[초저온 원자]]를 만드는 데 사용된다. 레이저 냉각은 주로 원자에 사용되었지만, 최근에는 보다 복잡한 방법의 레이저 냉각이 진행되고 있다. [[2010년]], [[예일 대학교]]의 한 팀은 [[이원자 분자]]를 레이저 냉각하는 데 성공했고,<ref>{{저널 인용|제목=Laser cooling of a diatomic molecule|저널=Nature|성=E. S. Shuman|성2=J. F. Barry|연도=2010|권=467|호=7317|쪽=820–823|arxiv=1103.6004|bibcode=2010Natur.467..820S|doi=10.1038/nature09443|pmid=20852614|성3=D. DeMille}}</ref> [[2007년]], [[메사추세츠 공과대학]]의 팀이 큰 규모인 1 g의 물체를 0.8 K까지 레이저 냉각하였다.<ref>Massachusetts Institute of Technology (2007, April 8). [https://www.sciencedaily.com/releases/2007/04/070406171036.htm Laser-cooling Brings Large Object Near Absolute Zero]. ScienceDaily. Retrieved January 14, 2011.</ref> [[2011년]], [[캘리포니아 공과대학교]]와 [[빈 대학교]] 팀은 레이저 최초로 (10 [[μm]] × 1 [[μm]] 크기의) 물체를 양자 바닥 상태로 만들었다.<ref>[https://www.caltech.edu/about/news/caltech-team-uses-laser-light-cool-object-quantum-ground-state-1726 Caltech Team Uses Laser Light to Cool Object to Quantum Ground State]. Caltech.edu. Retrieved June 27, 2013. Updated 10/05/2011</ref>

== 같이 보기 ==
* [[레이져|레이저]]
* [[광 핀셋]]
* [[제만 감속기]]
* [[뫼스바우어 효과]]
* [[뫼스바우어 분광학]]

== 각주 ==
{{각주}}

{{전거 통제}}

[[분류:냉각 기술]]
[[분류:원자물리학]]
[[분류:열역학]]
[[분류:레이저 응용]]