Răcirea Doppler este o metodă de răcire cu laser bazată pe efectul Doppler și împrăștierea Raman spontană. Să alegem două niveluri de energie, sol și excitat, între care este permisă o tranziție electrică dipol. Probabilitatea de ciocnire a moleculelor pe unitatea de timp într-un gaz este mult mai mică decât lățimea radiativă a liniei spectrale a tranziției și este egală cu probabilitatea de absorbție a unui foton optic pe unitatea de timp. Frecvența laserului este aleasă ceva mai mică decât frecvența de tranziție. Datorită efectului Doppler, acei atomi, care se deplasează spre foton, „văd” frecvența mai mare a fotonului și se găsesc în condiții de împrăștiere rezonantă puternică, spre deosebire de cazul opus, când condiția de rezonanță nu este îndeplinită. Ca urmare, procesul de absorbție a fotonilor domină cu reemisia lor spontană într-o direcție arbitrară în spațiu, însoțită de decelerația atomilor în mișcare. În împrăștierea Raman spontană, în medie, un foton este emis cu o frecvență mai mare decât cea a unui foton absorbit . Astfel, fotonul emis are mai multă energie decât cel absorbit. Diferența dintre energiile acestor fotoni este „împrumutată” din energia mișcării termice a atomului. Dacă lungimea de undălaserul este, de exemplu, 600 nm, apoi în fiecare act de împrăștiere, atomul este răcit cu câțiva milikelvin. Ca rezultat, sunt necesare aproximativ 100.000 de evenimente de împrăștiere pentru răcirea semnificativă a unui atom. Această metodă poate răci un atom la o temperatură de ~500 μK. Dacă este necesară răcirea atomilor la temperaturi și mai scăzute, de exemplu, zeci de microkelvin, atunci se utilizează răcirea cu bandă laterală și răcirea Sisyphean , iar dacă este necesar să se obțină o temperatură de mai mulți nanokelvin, atunci se folosește captarea coerentă a populației cu viteză selectivă . [1] .
Metoda a fost propusă în 1975 de două grupuri: D. Wineland cu H. G. Demelt și T. Hensch cu A. Shavlov .