Chłodzenie sympatyczne neutralnych atomów zostało eksperymentalnie zrealizowane po raz pierwszy w 1997 przez grupę naukowców z NIST i Uniwersytetu Kolorado w Boulder i obecnie jest z powodzeniem wykorzystywane do chłodzenia gazów atomów fermionowych, które w związku z zakazem Pauliego wykazują bardzo małe przekroje czynne na zderzenia elastyczne, co powoduje że podejście z użycie chłodzenia przez odparowanie w ich przypadku zawodzi.
Postuluje się użycie metody chłodzenia sympatycznego z gazem ultrazimnych neutralnych atomów do chłodzenia do ultraniskich temperatur jonów lub cząsteczek (nie zrealizowane dotychczas (2010) eksperymentalnie, chociaż pierwszą udanę próbę sympatycznego chłodzenia jonu w gazie ultrazimnych atomów do temperatury poniżej 0,5 K udało się w 2010 roku przeprowadzić grupie z Cambridge), których nie można schłodzić, stosując metody z użyciem laserów, stosowanej z powodzeniem do chłodzenia atomów metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych.
Proces sympatycznego chłodzenia polega na umieszczeniu wstępnie schłodzonego do niskich temperatur (np.