Refroidissement laser et marches au hasard anormales - Laser cooling and anomalous random walks

Refroidissement laser et marches au hasard anormales

Laser cooling and anomalous random walks

Claude Cohen-Tannoudji

Professeur au Collège de France École normale supérieure, Laboratoire Kastler-Brossel 24 rue Lhomond — 75231 Paris cedex 05

Page: 
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OPEN ACCESS

Abstract: 

Laser cooling allows now the velocity spread of an ensemble of atoms to be reduced below the value corresponding to the recoil velocity of an atom emitting or absorbing a single photon (subrecoil cooling). This is achieved by using a random walk in velocity space with a jump rate which vanisches at zero velocity. We will review a few possible theoretical descriptions of such a cooling mechanism. The anomalous character of the corresponding random walk will be analysed using Lvy statistical distributions and certain nonergodic features of the atomic evolution will be emphasized. Recent experimental developments will be also described. They have allowed temperatures of a few nanokelvins to be reached and measured.

Résumé

Le refroidissement laser permet maintenant de diminuer la dispersion des vitesses d'un atome et de la rendre inférieure à la vitesse de recul communiquée à l'atome par l'émission ou l'absorption d'un seul photon (refroidissement subrecul). On utilise pour cela une marche au hasard dans l'espace des vitesses, avec une probabilité de saut par unité de temps qui s'annule à vitesse nulle. L'exposé passera en revue diverses descriptions théoriques possibles d'un tel mécanisme de refroidissement. Le caractère « anormal » de la marche au hasard sera analysé au moyen des statistiques de Lévy, ce qui permettra de mettre en évidence des comportements non ergodiques dans l'évolution atomique. Des développements expérimentaux récents, permettant d'atteindre et de mesurer des températures de quelques nanokelvins, seront également décrits.