レーザー冷却は絶対零度近くまで温度を下げる

　レーザー冷却はコヒーレントな光を発生させる装置レーザーを用いて気体分子の熱を奪い温度を絶対零度付近まで冷却する装置のことです。このうちドップラー冷却は、吸収した光の運動エネルギーを受け取ると同時に光の進行方向へ受ける力「光圧」を利用したものです。冷却しようとしている物質が気化しているものとし、十分に圧力が低く、イオン同士の相互作用は無視できるくらい低確率でしか発生しないとした場合、左右両方向から、冷却しようとしている原子の吸収波長よりもやや長波長側に調節した同じ強度のレーザー光を照射します。この際、イオンが右に運動していると、左右から照射されている光の原子から見た波長は光のドップラー効果により変化します。運動方向と反対向きの光圧を受けることになり、左右どちらに運動していてもイオンの平均速度は減少すします。つまり左右方向の運動について冷却されるのです。ドップラー冷却過程で到達できる温度は自然放射による加熱効果のつりあいと、ドップラー効果由来の光圧のアンバランスによる冷却効果で決まり、使用するイオンの吸収線の線幅に比例します。