Три мастера управления атомами со светом получили Нобелевскую премию 1997 года в Физике. Получатели – Стивен Чу из Стэнфордского университета, Клод Коэн-Таннудджи из Ecole Normale Superieure в Париже и Уильяма Филлипса из Национального института стандартов и технологий в Гейтерсбурге, Мэриленд – показали, как атомы могли быть охлаждены к миллионным частям градуса выше абсолютного нуля и заманены в ловушку с лучами лазерного света. Кроме основных исследований самих атомов, работа привела к десяткам новых заявлений, включая удивительно точные часы, устройства высокой точности для измерения напряжения силы тяжести и лазеров, сделанных из последовательных «волн» атомов.
При комнатной температуре, почтовом индексе атомов вокруг настолько быстро, что их трудно изучить и управлять. Но атомы можно замедлить со светом путем использования в своих интересах так называемого эффекта Доплера, повышающего или понижающего частоту света, замеченного движущимся атомом, как свист полицейского получил известие от проезжающего мимо автомобиля. Если лазерный луч будет настроен на частоту чуть ниже той, которую естественно абсорбирует атом, то постоянный атом проигнорирует свет.
Но если атом переместится в луч, то лазерные фотоны будут doppler, перемещенным к более высокой частоте, которую может абсорбировать атом. Импульс каждого поглощенного фотона замедляет атом, как теннисный шар, подпрыгивающий от надвигающегося баскетбола.В 1985, когда Чу была в Bell Laboratories, он и его коллеги, действующие на более ранние предложения другими группами, показали, что с шестью лазерными лучами, все обращение внутрь на облако атомов, мог создать «оптическую патоку», которая замедлит их движение во всех направлениях, охлаждая их. Филлипс, Коэн-Таннудджи и их коллеги тогда значительно расширили работу путем нахождения способов ограничить атомы в длительной западне, а также охладить их к температурам значительно ниже тех в оригинальной установке Чу.
Из тех успехов прибыл взрыв заявлений. В 1995, например, другие исследователи использовали лазерное охлаждение в сочетании с другими методами для создания атомов столь холодными, что они сформировали «конденсат Боз-Эйнштейна», в котором их механические квантом волны все наложились для создания нового состояния вещества.
Устойчивость лазера охладилась, атомы привел к новым атомным часам, которые, как ожидают, сохранят время к одной части в 1 016. Другие заявления поднялись в биологии, физике и даже ощущении гравитационных аномалий, которые могут показать подземные нефтяные месторождения.
Работа «открыла новый мир, новую область», говорит Дэниел Клеппнер, физик в Массачусетском технологическом институте. «Это – такая экстраординарная ситуация, чтобы быть в состоянии управлять атомами и добраться до этих низких температур».