早在中学物理课堂上，物理老师就告诉过我们，生活中接触到的物质通常是分子或者原子构成的，而原子则是保持物质的化学性质的最小单位。
举个例子，游乐场所售卖的氦气球中的氦气，就是由氦原子构成的单原子分子。
这时候，气球中的氦气看起来像是完全静止一般，然而其内部的氦原子时刻处于不停歇的“热运动状态”，并且随着环境温度的升高，这些微观粒子的热运动速度也不断增大。
说出来可能各位小伙伴不太相信，即使将这个氦气球放在漠河最冷的气温下（-53℃，即大约220 K的温度），其内部的氦原子也在以超过每小时120 千米的速度进行高速随机的热运动。
也就是说，这些微观粒子的热运动速度堪比高速公路上的小汽车！因此，科学家们如果要想精确地调控单个原子，就不得不先将这个原子冷却到接近绝对零度的水平（约为-273.15℃，即0 K），只有这样才尽可能让原子乖乖地静止下来。
那么，我们该如何才能让运动速度超级快的原子，冷却到如此之低的温度极限呢？答案就是——激光！你没有看错，更加准确的说法应该是“激光多普勒冷却”的方案。
01光竟然可以偏转原子的轨迹？——奇妙的光子散射相互作用在我们的传统印象中，光子（光的基本“粒子”）的运动速度极快，并且自身携带的能量也极其微弱。
因此，光相比于质量较大的原子，光子要与其相互作用并发生能量交换，相当于“蚍蜉撼铅球”，看起来会非常困难。
其实早在1933年，物理学家奥托·弗里希就首次利用钠蒸气灯发出的光线，成功使得一束钠原子的运动轨迹发生偏转。
尽管原子束轨迹的偏转程度只有约1毫米，却有力地证明了光子能够与原子发生能量的传递。
然而，要想完成这个偏转原子轨迹的实验并非易事，这就需要发出的光子与原子发生足够强的散射相互作用才可以。
原子与光子相互作用的示意图（图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷）简单而言，每种原子的内部都有不均匀的特定“能量阶梯”——能级结构，并且不同能级之间也具有特定的能量差。
当这个原子遇到频率刚好为的光子时，便会毫不客气地“吃掉”这个光子，从而完成自身能级的跃迁。
作为“贪吃”的代价，这个原子便会由于吸收光子过程中发生的碰撞，而改变自身原有的运动速度。
更有趣的是，这个“贪吃”的原子很容易出现“消化不良”的症状，并且向四周随机地“吐出”一个频率同样为的新光子，从而再次恢复到最初的能级状态。
其实，在原子物理学的研究中，原子内部发生的上述过程有一个更加专业的名字——自发辐射。
原子发生“自发辐射”的示意图（图片