Энтропийная оценка процесса лазерного охлаждения

Abstract

В роботі розглядається задача лазерного охолодження частинок (атомів, іонів, молекул). Досліджено можливість оцінки параметрів ансамблів частинок із застосуванням ентропічного аналізу. Процес охолодження розглядається з позицій теорії відкритих систем і нелінійної метрології. Показано, що лазерне охолодження представляє собою процес взаємодії детермінованої системи лазерного випромінювання з хаотичною системою частинок, що перебувають у броунівському русі. Для оцінки швидкості та температури ансамблю частинок, та контролю процесу авторам пропонується використовувати інформаційно-ентурологічний підхід. Отримано вираз для оцінки ентопії ансамблів частинок, як функції частоти розсіяного випромінювання, та запропонована ентопійна шкала оцінки температури охолоджуваних частинок.

В работе рассмотрена задача лазерного охлаждения частиц (атомов, ионов, молекул). Исследована возможность оценки параметров ансамбля охлаждаемых частиц с применением энтропийного анализа. Процесс охлаждения рассматривается с позиций теории открытых систем и нелинейной метрологии. Показано, что лазерное охлаждение представляет собой процесс взаимодействия детерминированной системы лазерного излучения с хаотичной системой частиц, пребывающих в броуновском движении. Для оценки скорости и температуры ансамбля частиц и контроля процесса авторами предложено использовать информационно-энтропийный подход. Получено выражение для оценки энтропии ансамбля частиц, как функции частоты рассеянного излучения и предложена энтропийная шкала оценки температуры охлаждаемых частиц.

The paper deals with the problem of laser cooling of particles (atoms, ions, molecules). The possibility of estimating the parameters of the ensemble of cooled particles with the use of entropy analysis is investigated. The cooling process is considered from the standpoint of the open systems theory and nonlinear metrology theory. It is shown that laser cooling is a process of interaction of a deterministic system of laser radiation with a chaotic system of particles in the Brownian motion. The authors suggest to use the information-entropy approach to estimate the velocity and temperature of an ensemble of particles and process control. It is obtained the formula for estimation of entropy of an ensemble of particles as a function of a frequency of scattered radiation and an entropy scale for evaluating the temperature of the cooled particles is proposed too.