激光冷却和捕获原子_1997年诺贝尔物理奖介绍

朱棣文的故事导读：本文朱棣文的故事，仅供参考，如果觉得很不错，欢迎点评和分享。

朱棣文的故事:矢志不渝的朱棣文朱棣文是著名的华裔物理学家。

1997年，他因在研究利用激光冷却和捕获原子方面取得了重大成就而获得诺贝尔物理学奖。

他是第五位获得诺贝尔奖的华裔科学家。

朱棣文出身于科学世家。

他的家族先后出了12个博士和硕士，父亲朱汝瑾是当代科学家，母亲李静贞也卓有建树。

他从小就是在这样的环境下成长起来的，因而很早就对科学表现出浓厚的兴趣。

在幼儿园毕业的那个夏天里，小朱棣文应邀参加一个小朋友举办的建造塑料模型飞机和军舰活动，从此爱上了这种培养动手能力的活动，到小学四年级时，他已达到了“装配工”水平。

在他卧室的地毯上，金属“梁”和小螺母、螺杆散落一地，都围绕在一些半成品周围。

稍大一些后，他又喜欢上了化学游戏，对火箭和火药也产生了极大兴趣。

不久，又把兴趣点转到了测量邻居的土壤酸碱度及其所缺少的营养物质上。

读中学时，朱棣文对物理和微积分产生了极大的兴趣。

这两门课不用记忆一连串的公式，只是用一些基本概念和假设推理来判断。

特别是物理老师常把复杂、枯燥的概念和问题简单化，甚至有时候还改编成故事，并说物理是学习如何处理最简单的问题。

老师的讲解深深地吸引了朱棣文，他开始了对物理学领域的探索，并在高中最后一个学期里动手做了一个物理摆，用它“精确地”测量了引力。

不过，父亲却不愿意儿子学物理。

小时候，朱棣文对画画很感兴趣，画得很有灵气，在学校里是出了名的。

父亲知道后非常高兴，因为他希望儿子将来不要继承家庭传统，争当科学家，而改为非常实用的建筑行业上来。

画画正好可以派上用场，“好好画，将来好做个建筑师。

”父亲鼓励他说，“搞建筑业，工作稳定，收入也高，也非常体面。

”“建筑师？爸爸，我不想搞建筑，我想做一名物理学家。

”小朱棣文说。

“学物理学是很难生存的，”父亲严肃地说，“这个工作又苦又累，收入也不高。

我不希望你走这条路。

”“不，爸爸。

我喜欢学物理，我管不了那么多。

朱棣文生平简介科学成就趣闻轶事一、生平简介朱棣文（1948～今）美籍华裔物理学家，祖籍江苏太仓。

1948年生于美国密苏里州的圣路易斯，其父朱汝瑾博士为台湾中同研究院院士。

朱棣文于1976年毕业于美国加州大学伯克利分校，获物理学博士学位，并留校做了两年博士后研究，后加入贝尔实验室，1983年任贝尔实验室量子电子学研究部主任。

1987年应聘斯坦福大学物理学教授，1990年任斯坦福大学物理系主任至今。

现年50岁。

二、科学成就朱棣文教授是1997年度诺贝物理学奖获得者之一，他发展了用激光冷却和捕获原子的方法。

这个领域的贡献意味着在理论和实践方面都出现了突破，并导致人们对光和物质之间的相互作用有了更深的理解，新近的成果是首次在稀薄原子气体中观察到了玻色——爱因斯坦凝聚和研制出了第一台雏形的原子激光器。

朱棣文教授从1983年开始致力于“冷却原子”的研究工作。

1993年获费萨尔国王国际科学奖，同年被选为美国科学院院士。

朱棣文教授是第五位获得诺贝尔奖的华裔科学家。

三、趣闻轶事既是诺贝尔物理奖获得者，又是中国菜的烹饪师朱棣文从小受到儒家文化的熏陶和培养，从父母那里学会了刻苦、勤劳和谦逊的精神和品德，并不宽裕的生活环境也造就了他不屈不挠的坚强性格，中学毕业，他进入美国知名学府、也是华裔较多的加州伯克利大学深造，1976年在伯克利大学获得博士学位，担任了斯坦福大学教授的朱棣文，工作生活十分繁忙，精力充沛，他带着8个博士生，指导两个博士后，每年还给硕士研究生开两门课，还要从事自己的原子物理学研究；他是一个兴趣广泛的人，爱好打网球、游泳和骑自行车，还喜欢烹饪，并烧得一手好中国菜，他一天工作十几个小时，他的博士生金政说“我觉得朱教授活得并不累，因为他太爱物理学了”！1997年6月，朱棣文教授同杨振宁、丁肇中、江崎玲等世界著名科学家来到北京清华园，出席清华大学高等研究中心成立大会暨21世纪科学展望研讨会；朱教授作了主题报告；会后受到国家主席江泽民的亲切接见。

原子的激光冷却及陷俘研究激光冷却和陷俘是现代原子物理和量子物理研究中的重要技术手段。

通过激光冷却，科学家可以将原子降温到极低的温度，甚至冷却到接近绝对零度，这为原子和分子的量子行为研究提供了良好的实验条件。

通过陷俘技术，科学家可以将冷却后的原子囚禁在精密的磁场或光场中，实现原子的精密操控和量子信息处理。

本文将介绍原子的激光冷却及陷俘研究的基本原理和最新进展。

一、激光冷却的基本原理激光冷却是一种利用激光对原子进行冷却的技术。

在20世纪80年代，美国的斯蒂文·肖和克劳斯·冯·克莱高认识到，激光可以对原子施加一个反向的动量，并将原子从热运动中捕获并冷却。

他们于1997年获得了诺贝尔物理学奖，以表彰他们对激光冷却的开创性研究。

激光冷却的基本原理如下：1. 蓝移：当激光与原子发生相互作用时，激光的能量可以被原子吸收，使得原子的能级发生变化。

如果激光的频率高于原子的共振频率，原子将吸收激光的能量并向前运动。

这种现象称为蓝移，是激光冷却的基础。

2. 随机行走：在蓝移的作用下，原子由于吸收激光的能量而受到推动，但同时又受到来自热运动的影响。

这使得原子表现出随机的运动，即随机行走。

通过控制激光的参数，可以使原子在随机行走的过程中逐渐减速并冷却。

3. 冷却限：由于不确定性原理的限制，原子无法被冷却到绝对零度，存在一个极限温度，称为冷却限。

冷却限是激光冷却的一个重要参数，科学家们通过不断改进激光系统和优化实验条件，努力突破冷却限，实现极低温度的原子冷却。

二、陷俘技术的基本原理陷俘技术是一种利用精密场控制原子运动的技术。

常见的陷俘方法包括磁光陷阱、磁力陷阱和光力陷阱等。

通过陷俘技术，科学家可以将冷却后的原子囚禁在一个小区域内，并对其进行精密操控和测量。

陷俘技术的基本原理如下：1. 势能陷阱：通过磁场或光场的调控，可以在空间中产生一个势能曲面，使得原子被束缚在一个小区域内。

这种势能曲面称为陷阱，可以是静态的，也可以是时间变化的。

激光冷却发展历程激光冷却技术是一种基于量子物理原理的冷却方法，可以将物质冷却到极低的温度。

激光冷却的发展历程可以追溯到20世纪70年代，以下是其中的几个重要阶段：1. 创世纪：1975年，美国物理学家艾萨克·郎格文（Isaac Lagnwen）首次提出了利用光子的动能将原子或分子冷却到低温的想法。

然而，当时还没有找到合适的激光波长和功率来实现这一目标。

2. Doppler冷却：1985年，美国物理学家史蒂文·楚朗盖（Steven Chu）和克洛德·科文霍文（Claude Cohen-Tannoudji）以及德国物理学家威廉·菲利普斯（William Phillips）独立地提出了利用多普勒效应实现激光冷却的方法。

他们使用了三种激光，通过频率蓝移和频率红移来减慢和冷却原子。

这项突破性工作于1997年获得诺贝尔物理学奖。

3. Zeeman冷却：1995年，美国物理学家艾瑞克·考尔维拉（Eric Cornell）和卡尔·魏曼德（Carl Wieman）成功地利用Zeeman效应实现了激光冷却和玻色-爱因斯坦凝聚。

他们将铷原子放置在磁场中，然后用激光冷却原子。

这项重要的突破为量子物理研究和凝聚态物理的发展打开了新的大门，并于2001年获得诺贝尔物理学奖。

4. Fermi冷却：1999年，兰德尔·赫布斯（Randall Hulet）和约翰·托马斯（John Thomas）的团队成功地在锂原子中利用Fermi统计实现了激光冷却。

这为研究低温物理学和量子气体提供了新的途径。

5. 拓展到更多元素：随着技术的不断发展，激光冷却逐渐被拓展到更多元素和化合物，包括氢、氮、铯、锶等。

同时，不同的激光冷却方法也相继涌现，如磁光陷阱冷却、声光冷却等。

总的来说，激光冷却技术经过了多个重要的阶段，从最初的概念提出到实验验证，再到扩展到更多元素和化合物。

1997年12月10日第九十七届诺贝尔奖颁发。

物理学奖美籍华裔科学家朱棣文、美国科学家菲利普斯、法国科学家科昂·塔努吉因发明了用激光冷却和俘获原子的方法，而共同获得诺贝尔物理学奖。

朱棣文（StevenChu，1948年2月28日－），美国华裔物理学家，生于美国圣路易斯；因“发展了用激光冷却和捕获原子的方法”而获得1997年诺贝尔物理学奖。

现任美国能源部部长。

生平简介朱棣文(1948.2)男，祖籍江苏太仓，生于美国密苏里州圣路易斯。

汉族，1997年获诺贝尔物理学奖。

中国工作的朱棣文科学院外籍院士，美国第56届当选总统奥巴马提名美国能源部长。

工作的朱棣文朱棣文的父亲朱汝瑾是太仓人，母亲李静贞是天津人，他的祖父母也是太仓人。

他们40年代来到美国育有三子，都学有所成。

朱棣文排行老二。

在太仓创建了朱棣文小学，1998年曾经访校一次。

朱棣文1970年毕业于罗切斯特大学，获数学学士和物理学学士学位，1976年获加利福尼亚大学伯克利分校物理学博士学位，后留校做了两年博士后研究，1978年到贝尔电话实验室工作，1983年任该实验室量子电子学研究部主任。

1987年任美国斯坦福大学物理学教授，1990年任该校物理系主任。

1993年6月被选为美国国家科学院院士。

1997年因“发明了用激光冷却和俘获原子的方法”荣获诺贝尔物理学奖，与他同获该奖项的是美国科学家威廉·菲利普斯和一名法国学者。

还曾获费萨尔国王国际科学奖。

1998年6月5日，当选为中国科学院外籍院士。

2004年6月被任命为位于加利福尼亚州的美国能源部下属的劳伦斯·伯克利国家实验室主任。

2008年获得美国第56届当选总统奥巴马提名出任美国能源部长。

朱棣文高中毕业时，父亲本不赞成他选择物理学，认为善於绘画的他应该去学建筑，因为物理学界高手太多，不易出成就，而且做实验是枯燥无味的，然而朱棣文却对物理学情有独钟，学问做得津津有味。

从1983年起朱棣文开始从事原子冷却技术的研究，1985年发表第一篇学术论文。

历年诺贝尔物理学奖1、1901年：威尔姆·康拉德·伦琴（德国）发现X射线2、1902年：亨德瑞克·安图恩·洛伦兹（荷兰）、塞曼（荷兰）关于磁场对辐射现象影响的研究3、1903年：安东尼·亨利·贝克勒尔（法国）发现天然放射性；皮埃尔·居里（法国）、玛丽·居里（波兰裔法国人）发现并研究放射性元素钋和镭4、1904年：瑞利（英国）气体密度的研究和发现氩5、1905年：伦纳德（德国）关于阴极射线的研究6、1906年：约瑟夫·汤姆生（英国）对气体放电理论和实验研究作出重要贡献并发现电子7、1907年：迈克尔逊（美国）发明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究8、1908年：李普曼（法国）发明彩色照相干涉法（即李普曼干涉定律）9、1909年：伽利尔摩·马克尼（意大利）、布劳恩（德国）发明和改进无线电报；理查森（英国）从事热离子现象的研究，特别是发现理查森定律10、1910年：范德华（荷兰）关于气态和液态方程的研究11、1911年：维恩（德国）发现热辐射定律12、1912年：达伦（瑞典）发明可用于同燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动调节装置13、1913年：卡末林－昂内斯（荷兰）关于低温下物体性质的研究和制成液态氦14、1914年：马克斯·凡·劳厄（德国）发现晶体中的X射线衍射现象15、1915年：威廉·亨利·布拉格、威廉·劳伦斯·布拉格（英国）用X射线对晶体结构的研究16、1916年：未颁奖17、1917年：查尔斯·格洛弗·巴克拉（英国）发现元素的次级X辐射特性18、1918年：马克斯·卡尔·欧内斯特·路德维希·普朗克（德国）对确立量子论作出巨大贡献19、1919年：斯塔克（德国）发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象20、1920年：纪尧姆（瑞士）发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性21、1921年：阿尔伯特·爱因斯坦（德国）他对数学物理学的成就，特别是光电效应定律的发现22、1922年：尼尔斯·亨利克·大卫·玻尔（丹麦）关于原子结构以及原子辐射的研究23、1923年：罗伯特·安德鲁·密立根（美国）关于基本电荷的研究以及验证光电效应24、1924年：西格巴恩（瑞典）发现X射线中的光谱线25、1925年：弗兰克·赫兹（德国）发现原子和电子的碰撞规律26、1926年：佩兰（法国）研究物质不连续结构和发现沉积平衡27、1927年：康普顿（美国）发现康普顿效应；威尔逊（英国）发明了云雾室，能显示出电子穿过空气的径迹28、1928年：理查森（英国）研究热离子现象，并提出理查森定律29、1929年：路易·维克多·德布罗意（法国）发现电子的波动性30、1930年：拉曼（印度）研究光散射并发现拉曼效应31、1931年：未颁奖32、1932年：维尔纳·海森伯（德国）在量子力学方面的贡献33、1933年：埃尔温·薛定谔（奥地利）创立波动力学理论；保罗·阿德里·莫里斯·狄拉克（英国）提出狄拉克方程和空穴理论34、1934年：未颁奖35、1935年：詹姆斯·查德威克（英国）发现中子36、1936年：赫斯（奥地利）发现宇宙射线；安德森（美国）发现正电子37、1937年：戴维森（美国）、乔治·佩杰特·汤姆生（英国）发现晶体对电子的衍射现象38、1938年：恩利克·费米（意大利）发现由中子照射产生的新放射性元素并用慢中子实现核反应39、1939年：欧内斯特·奥兰多·劳伦斯（美国）发明回旋加速器，并获得人工放射性元素40、1940—1942年：未颁奖41、1943年：斯特恩（美国）开发分子束方法和测量质子磁矩42、1944年：拉比（美国）发明核磁共振法43、1945年：沃尔夫冈·E·泡利（奥地利）发现泡利不相容原理44、1946年：布里奇曼（美国）发明获得强高压的装置，并在高压物理学领域作出发现45、1947年：阿普尔顿（英国）高层大气物理性质的研究，发现阿普顿层（电离层）46、1948年：布莱克特（英国）改进威尔逊云雾室方法和由此在核物理和宇宙射线领域的发现47、1949年：汤川秀树（日本）提出核子的介子理论并预言∏介子的存在48、1950年：塞索·法兰克·鲍威尔（英国）发展研究核过程的照相方法，并发现π介子49、1951年：科克罗夫特（英国）、沃尔顿（爱尔兰）用人工加速粒子轰击原子产生原子核嬗变50、1952年：布洛赫、珀塞尔（美国）从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法51、1953年：泽尔尼克（荷兰）发明相衬显微镜52、1954年：马克斯·玻恩（英国）在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献；博特（德国）发明了符合计数法，用以研究原子核反应和γ射线53、1955年：拉姆（美国）发明了微波技术，进而研究氢原子的精细结构；库什（美国）用射频束技术精确地测定出电子磁矩，创新了核理论54、1956年：布拉顿、巴丁（犹太人）、肖克利（美国）发明晶体管及对晶体管效应的研究55、1957年：李政道、杨振宁（美籍华人）发现弱相互作用下宇称不守衡，从而导致有关基本粒子的重大发现56、1958年：切伦科夫、塔姆、弗兰克（苏联）发现并解释切伦科夫效应57、1959年：塞格雷、欧文·张伯伦(OwenChamberlain)（美国）发现反质子58、1960年：格拉塞（美国）发现气泡室，取代了威尔逊的云雾室59、1961年：霍夫斯塔特（美国）关于电子对原子核散射的先驱性研究,并由此发现原子核的结构；穆斯堡尔（德国）从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯堡尔效应60、1962年：达维多维奇·朗道（苏联）关于凝聚态物质，特别是液氦的开创性理论61、1963年：维格纳（美国）发现基本粒子的对称性及支配质子与中子相互作用的原理；梅耶夫人（美国人.犹太人）、延森（德国）发现原子核的壳层结构62、1964年：汤斯（美国）在量子电子学领域的基础研究成果，为微波激射器、激光器的发明奠定理论基础；巴索夫、普罗霍罗夫（苏联）发明微波激射器63、1965年：朝永振一郎（日本）、施温格、费因曼（美国）在量子电动力学方面取得对粒子物理学产生深远影响的研究成果64、1966年：卡斯特勒（法国）发明并发展用于研究原子内光、磁共振的双共振方法65、1967年：贝蒂（美国）核反应理论方面的贡献，特别是关于恒星能源的发现66、1968年：阿尔瓦雷斯（美国）发展氢气泡室技术和数据分析，发现大量共振态67、1969年：盖尔曼（美国）对基本粒子的分类及其相互作用的发现68、1970年：阿尔文（瑞典）磁流体动力学的基础研究和发现，及其在等离子物理富有成果的应用；内尔（法国）关于反磁铁性和铁磁性的基础研究和发现69、1971年：加博尔（英国）发明并发展全息照相法70、1972年：巴丁、库柏、施里弗（美国）创立BCS超导微观理论71、1973年：江崎玲于奈（日本）发现半导体隧道效应；贾埃弗（美国）发现超导体隧道效应；约瑟夫森（英国）提出并发现通过隧道势垒的超电流的性质，即约瑟夫森效应72、1974年：马丁·赖尔（英国）发明应用合成孔径射电天文望远镜进行射电天体物理学的开创性研究；赫威斯（英国）发现脉冲星73、1975年：阿格·N·玻尔、莫特尔森（丹麦）、雷恩沃特（美国）发现原子核中集体运动和粒子运动之间的联系，并且根据这种联系提出核结构理论74、1976年：丁肇中、里希特（美国）各自独立发现新的J/ψ基本粒子75、1977年：安德森、范弗莱克（美国）、莫特（英国）对磁性和无序体系电子结构的基础性研究76、1978年：卡皮察（苏联）低温物理领域的基本发明和发现；彭齐亚斯、R·W·威尔逊（美国）发现宇宙微波背景辐射77、1979年：谢尔登·李·格拉肖、史蒂文·温伯格（美国）、阿布杜斯·萨拉姆（巴基斯坦）关于基本粒子间弱相互作用和电磁作用的统一理论的贡献，并预言弱中性流的存在78、1980年：克罗宁、菲奇（美国）发现电荷共轭宇称不守恒79、1981年：西格巴恩（瑞典）开发高分辨率测量仪器以及对光电子和轻元素的定量分析；布洛姆伯根（美国）非线性光学和激光光谱学的开创性工作；肖洛（美国）发明高分辨率的激光光谱仪80、1982年：K·G·威尔逊（美国）提出重整群理论，阐明相变临界现象81、1983年：萨拉马尼安·强德拉塞卡（美国）提出强德拉塞卡极限，对恒星结构和演化具有重要意义的物理过程进行的理论研究；福勒（美国）对宇宙中化学元素形成具有重要意义的核反应所进行的理论和实验的研究82、1984年：卡洛·鲁比亚（意大利）证实传递弱相互作用的中间矢量玻色子[[W+]],W-和Zc的存在；范德梅尔（荷兰）发明粒子束的随机冷却法，使质子-反质子束对撞产生W和Z粒子的实验成为可能83、1985年：冯·克里津（德国）发现量子霍耳效应并开发了测定物理常数的技术84、1986年：鲁斯卡（德国）设计第一台透射电子显微镜；比尼格（德国）、罗雷尔（瑞士）设计第一台扫描隧道电子显微镜85、1987年：柏德诺兹（德国）、缪勒（瑞士）发现氧化物高温超导材料86、1988年：莱德曼、施瓦茨、斯坦伯格（美国）产生第一个实验室创造的中微子束，并发现中微子，从而证明了轻子的对偶结构87、1989年：拉姆齐（美国）发明分离振荡场方法及其在原子钟中的应用；德默尔特（美国）、保尔（德国）发展原子精确光谱学和开发离子陷阱技术88、1990年：弗里德曼、肯德尔（美国）、理查·爱德华·泰勒（加拿大）通过实验首次证明夸克的存在89、1991年：皮埃尔·吉勒德－热纳（法国）把研究简单系统中有序现象的方法推广到比较复杂的物质形式，特别是推广到液晶和聚合物的研究中90、1992年：夏帕克（法国）发明并发展用于高能物理学的多丝正比室91、1993年：赫尔斯、J·H·泰勒（美国）发现脉冲双星，由此间接证实了爱因斯坦所预言的引力波的存在92、1994年：布罗克豪斯（加拿大）、沙尔（美国）在凝聚态物质研究中发展了中子衍射技术93、1995年：佩尔（美国）发现τ轻子；莱因斯（美国）发现中微子94、1996年：D·M·李、奥谢罗夫、R·C·理查森（美国）发现了可以在低温度状态下无摩擦流动的氦同位素95、1997年：朱棣文、W·D·菲利普斯（美国）、科昂·塔努吉（法国）发明用激光冷却和捕获原子的方法96、1998年：劳克林、霍斯特·路德维希·施特默、崔琦（美国）发现并研究电子的分数量子霍尔效应97、1999年：H·霍夫特、韦尔特曼（荷兰）阐明弱电相互作用的量子结构98、2000年：阿尔费罗夫（俄国）、克罗默（德国）提出异层结构理论，并开发了异层结构的快速晶体管、激光二极管；杰克·基尔比（美国）发明集成电路99、2001年：克特勒（德国）、康奈尔、卡尔·E·维曼（美国）在“碱金属原子稀薄气体的玻色－爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基本性质研究”方面取得成就100、2002年：雷蒙德·戴维斯、里卡尔多·贾科尼（美国）、小柴昌俊（日本）“表彰他们在天体物理学领域做出的先驱性贡献，其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙Ｘ射线源”方面的成就。

Laser cooling and trapping of atoms激光冷却和囚禁原子原子是物质世界中基本粒子之一，尽管它们非常微小，但它们在许多科学和技术领域中发挥着重要作用。

在这篇文章中，我将介绍激光冷却和囚禁原子的技术，这是一项重要的实验技术，它鼓励了物理学家、化学家、生物学家和工程师对原子行为的深入探索，并在几个领域创造了新的机会。

原子速度和温度在开始了解激光冷却和囚禁原子之前，我们必须先了解原子速度和温度。

在常见的环境下，原子具有足够高的速度，以至于它们非常难以控制或观察。

例如，空气中的氮分子的平均速度约为1000米/秒。

虽然单个原子的速度通常比氮分子的速度低得多，但仍然很高。

这使得原子在实验室中难以控制。

温度是描述物质热状态的物理量。

它通常用开尔文（K）作为单位。

在常见的实验室温度下，例如300 K，在经典物理学中，原子具有广泛的速度和位置分布。

这使得研究它们的微观行为非常困难。

激光冷却1985年，斯蒂文·楚（Steven Chu）和克劳德·科恩-图吉（Claude Cohen-Tannoudji）独立地证明了冷却原子的实验方法。

他们使用激光的特殊制备技术来冷却原子的速度，这样可以控制和观察它们的行为。

激光冷却的思路很简单：原子具有动量，通过发射和吸收光子，原子的动量可以改变。

如果向原子发射红外光，当原子向光的源头移动时，它会吸收光子并向后反弹，减小了动量。

而原子远离光源时，它会发射光子并获得速度增加。

但是，这个方法有一个限制：它只能在原子运动速度比激光的中心频率低的时候有效。

因此，在实验中，科学家首先使用激光将原子限制在一个非常小的区域内，这个区域内的原子速度分布必须比激光的线宽小几个数量级。

这是通过通过多维波束入射的角度，来调整激光照射原子的几何形状来实现的，这个区域就是“捕获原子”的区域。

使用这个技术，科学家已经成功地将铷原子冷却到接近绝对零度-273.15℃（0 K）。