激光冷卻包括許多技術，其中原子和分子樣品被冷卻到接近xxx零。激光冷卻技術依賴于這樣一個事實，即當物體（通常是原子）吸收并重新發射光子（光粒子）時，其動量會發生變化。對于一組粒子，它們的熱力學溫度與其速度的變化成正比。也就是說，粒子之間更均勻的速度對應于更低的溫度。激光冷卻技術結合原子光譜利用上述光的機械效應來壓縮粒子集合的速度分布，從而冷卻粒子。

多普勒激光冷卻的簡化原理：1靜止原子看到的激光既不紅移也不藍移，也不吸收光子。2遠離激光的原子會看到它發生紅移并且不吸收光子。3.1向激光移動的原子會看到它發生藍移并吸收光子，從而減慢原子速度。3.2光子激發原子，將電子移動到更高的量子態。3.3原子重新發射光子。由于其方向是隨機的，因此在許多吸收-發射循環中動量沒有凈變化。

激光冷卻的xxx個例子，也是最常用的方法（以至于它仍然經常被簡稱為“激光冷卻”）是多普勒冷卻。其他激光冷卻方法包括：

• 西西弗斯冷卻
• 解決邊帶冷卻
• 拉曼邊帶冷卻
• 速度選擇性相干種群捕獲(VSCPT)
• 灰糖蜜
• 腔體介導冷卻
• 使用塞曼更慢
• 電磁感應透明(EIT)冷卻
• 固體中的反斯托克斯冷卻

在激光冷卻技術出現時，麥克斯韋的電磁學理論已經導致對電磁輻射施加力（輻射壓力）的量化，但直到二十世紀之交，Lebedev(1901),Nichols(1901)和赫爾(1903)實驗證明了這種力。在那個時期之后，在1933年，弗里施舉例說明了光對原子施加的壓力。從1970年代初開始，激光被用來進一步探索原子操縱。在1970年代中期，在原子操作實驗中引入了激光作為激光冷卻方案的出現。1975年，兩個不同的研究小組分別引入了激光冷卻：H?nsch和Schawlow以及Wineland和Dehmelt。他們都概述了通過“輻射力”降低原子中基于熱的速度的過程。在H?nsch和Schawlow的論文中，描述了輻射壓力對任何反射光的物體的影響。然后，這個概念與氣體中原子的冷卻有關。這些早期的激光冷卻建議僅依賴于“散射力”，即輻射壓力的名稱。在后來的提案中，將引入激光捕獲，這是一種需要散射和偶極力的冷卻變體。

在70年代后期，阿什金描述了如何使用輻射力來光學捕獲原子并同時冷卻它們。他強調了這個過程如何允許長時間的光譜測量而不會讓原子逃離陷阱，并提出了光陷阱的重疊以研究不同原子之間的相互作用。在1978年阿什金的信之后，兩個研究小組：Wineland、Drullinger和Walls，以及Neuhauser、Hohenstatt、Toscheck和Dehmelt進一步完善了這項工作。具體而言，Wineland、Drulinger和Walls關注光譜學的改進。該小組寫了關于通過使用輻射壓力的過程實驗證明原子冷卻的文章。他們引用了在光阱中使用輻射壓力的先例，但批評先前模型由于多普勒效應的存在而無效。為了減輕這種影響，他們采用了另一種方法，將鎂離子冷卻到室溫以下的先例。使用電磁陷阱來控制鎂離子，他們用與原子共振頻率幾乎沒有異相的激光轟擊它們。兩組的研究都有助于說明光的機械特性。大約在這個時候，激光冷卻技術允許溫度降低到大約40開爾文。

WilliamPhillips受到Wineland論文的影響并試圖模仿它，使用中性原子而不是離子。1982年，他發表了xxx篇概述中性原子冷卻的論文。他使用的過程現在被稱為塞曼慢波，并成為減慢原子束的標準技術之一。現在，溫度達到了大約240微開爾文。該閾值是研究人員認為可能的最低閾值。在StevenChu的一項實驗中，當溫度達到43微開爾文時，新的低點是通過添加更多的原子態與激光偏振相結合來解釋的。以前的激光冷卻概念被認為過于簡單化。70年代和80年代在使用激光進行冷卻方面的重大突破導致對先前存在的技術和溫度略高于xxx零的新發現進行了多項改進。冷卻過程被用來使原子鐘更準確并改進光譜測量，并導致在超低溫下觀察到一種新的物質狀態。EricCornell、CarlWieman和WolfgangKetterle于1995年觀察到了新的物質狀態，即玻色-愛因斯坦凝聚態。

多普勒冷卻通常伴隨著磁俘獲力以產生磁光陷阱，是迄今為止最常見的激光冷卻方法。它用于將低密度氣體冷卻到多普勒冷卻極限，對于銣-85而言，這大約是150微開爾文。

在多普勒冷卻，首先，光的頻率稍低于一個調諧電子躍遷在原子。因為光被失調到躍遷的“紅色”（即，在較低頻率），如果原子向光源移動，由于多普勒效應，它們將吸收更多的光子。因此，如果從兩個相反方向施加光，原子將始終從激光束中散射更多光子，指向與其運動方向相反的方向。在每次散射事件中，原子都會失去一個動量等于光子的動量。如果現在處于激發態的原子自發地發射一個光子，它會被相同大小的動量踢，但方向是隨機的。由于初始動量變化是純粹的損失（與運動方向相反），而隨后的變化是隨機的，吸收和發射過程的可能結果是降低原子的動量，因此它的速度——假設它的初始速度大于散射單個光子的反沖速度。如果吸收和發射重復多次，平均速度會降低，因此原子的動能也會降低。由于溫度一組原子的平均隨機內部動能的量度，這相當于冷卻原子。

激光冷卻主要用于為量子物理實驗創造超冷原子。這些實驗在xxx零附近進行，在那里可以觀察到獨特的量子效應，例如玻色-愛因斯坦凝聚。激光冷卻主要用于原子，但最近在激光冷卻更復雜的系統方面取得了進展。2010年，耶魯大學的一個團隊成功地用激光冷卻了一個雙原子分子。2007年，麻省理工學院的一個團隊成功地將一個宏觀尺度（1克）物體激光冷卻至0.8K。2011年，加州理工學院和維也納大學的一個團隊成為xxx個將(10μmx1μm)機械物體激光冷卻到其量子基態的團隊。