サムネイル|アーク灯（上）によるレーザーロッド（下）の光ポンピング。赤：高温 青：低温 緑：光 緑以外の矢印：水流 濃色：金属 淡色：石英ガラス 出典：, ,
光ポンピング (ひかりポンピング、) とは、光を用いて原子もしくは分子内のエネルギー準位間の遷移を起こし、各状態を占める粒子数の分布を変える操作をいう。光による励起と、その後に起こる緩和を繰り返すことで、特定の状態に粒子を集めることができる。多くのにおいてレーザー媒体をして反転分布を実現するために用いられている。この技術は1966年のノーベル物理学賞受賞者、アルフレッド・カストレルによって1950年代初頭に開発された。
スピン偏極への利用 円偏光を用いると、光の角運動量を原子に移し、スピン偏極を生じさせることができる。例えば、ルビジウム蒸気に波長795ナノメートルの円偏光を照射する方法では、選択律に従う光吸収と緩和を繰り返し、光を吸収しにくい基底状態の磁気副準位に原子を集める。
光で得た偏極を、原子同士の衝突によって別の種類の原子へ移す方法は、スピン交換光ポンピングと呼ばれる。NISTで用いられるヘリウム3の偏極法では、まずルビジウムを光で偏極させ、カリウムとのスピン交換を経て、ルビジウムとカリウムからヘリウム3の原子核へ偏極を移す。
光ポンピング磁力計では、偏極した原子の磁場中でのラーモア歳差運動などを光学的に検出して、磁場を測定する。
脚注
参考文献
関連項目
光共振器
光ポンピング磁力計