定义
降低原子或离子等小颗粒的温度（即随机运动）的各种技术。
在本文中，激光冷却并不意味着激光（→激光冷却装置）的冷却，而是使用耗散光力来降低小颗粒（通常是原子或离子）的随机运动，从而降低温度。 根据所使用的机制，达到的温度可以在毫开尔文、微开尔文甚至纳开尔文范围内。 一种完全不同的激光冷却，其中宏观样品被冷却，在一篇关于光学制冷的单独文章中进行了讨论。
激光冷却方法
激光冷却的一种简单方案是多普勒冷却，其中光力由光子的吸收和随后的自发发射施加，这些过程的速率取决于由于多普勒频移引起的原子或离子的速度。 例如，真空室中的一束原子可以用反向传播的单频激光束停止和冷却，首先选择其光学频率略高于原子共振，这样只有最快的原子才能吸收光子。 随后，激光频率降低，使越来越慢的原子参与相互作用，最后所有原子的速度都大大降低（至少在一个维度上）。 这对应于较低的温度，假设可以重新建立热平衡。
多普勒冷却也可用于具有反向传播光束[3]的光学糖蜜，用于在一到三个空间维度上阻尼原子运动。
多普勒冷却的方法在可达到的温度（→多普勒极限）方面受到限制。 还有其他方法，最值得注意的是西西弗斯冷却，它允许人们大大低于多普勒极限，降低到与单个光子的吸收或发射相关的反冲动量相关的低得多的后坐力极限。 甚至后坐力极限也不是最终的极限：特别是速度选择性相干种群捕获[5]的方法允许在纳开尔文状态下的亚后坐力温度。
另一种技术是蒸发冷却，其中原子或离子阱中的捕获电位逐渐降低，以便最快的粒子可以逃逸，并降低剩余粒子的平均能量。 随后的碰撞可以重新建立热平衡，对应于温度降低。
应用
激光冷却应用的一些示例包括：
- 通过消除多普勒展宽进行高分辨率光谱测量（例如，基于超冷离子或原子的光学时钟中的频率标准）
- 研究超冷气体的行为，这些气体可以表现出有趣的现象，例如玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）
- 量子光学研究及其在量子信息技术中的应用（如量子计算）
- 基于自由落体冷却原子的多普勒频移，基于布洛赫振荡的引力场（例如用于引力物理学或油田勘探）的超精确测量
- 使用冷原子束进行光刻，形成非常精确控制的结构
1997年，诺贝尔物理学奖授予Steven Chu，Claude Cohen-Tannoudji和William D. Phillips，以表彰他们开发用激光冷却和捕获原子的方法。 2005年诺贝尔奖获得者西奥多·W·汉施（Theodor W. Hänsch）[1]（其他成就）也为这一领域做出了重要的早期贡献。
参考文献
[1] T. W. Hänsch and A. L. Schawlow, “Cooling of gases with laser radiation”, Opt. Commun. 13, 68 (1975), doi:10.1016/0030-4018(75)90159-5
[2] D. J. Wineland and W. M. Itano, “Laser cooling of atoms”, Phys. Rev. A 20 (4), 1521 (1979), doi:10.1103/PhysRevA.20.1521
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[8] J. Dalibard and C. Cohen-Tannoudji, “Laser cooling below the Doppler limit by polarization gradients: simple theoretical models”, J. Opt. Soc. Am. B 6 (11), 2023 (1989), doi:10.1364/JOSAB.6.002023
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[15] M. G. Raizen et al., “Magneto-optical cooling of atoms”, Opt. Lett. 39 (15), 4502 (2014), doi:10.1364/OL.39.004502
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[17] C. Savage, “Introduction to light forces, atom cooling, and atom trapping”, http://arxiv.org/abs/atom-ph/9510004
[18] The Nobel Prize in Physics 1997, https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1997/, awarded to Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji, and William D. Phillips; see also the Nobel Lectures of S. Chu, “The manipulation of neutral particles”, C. N. Cohen-Tannoudji, “Manipulating atoms with photons”, and W. D. Phillips, “Laser cooling and trapping of neutral atoms”
