A Doppler-hűtés egy lézeres hűtési módszer , amely a Doppler-effektuson és a spontán Raman-szóráson alapul. Válasszunk két energiaszintet, a földi és a gerjesztett, amelyek között megengedett a dipólus elektromos átmenet. A molekulák egységnyi idő alatti ütközésének valószínűsége egy gázban sokkal kisebb, mint az átmenet spektrális vonalának sugárzási szélessége , és megegyezik egy optikai foton egységnyi idő alatti abszorpciójának valószínűségével. A lézerfrekvenciát valamivel alacsonyabbra választják, mint az átmeneti frekvenciát. A Doppler-effektus miatt azok az atomok , amelyek a foton felé haladnak, a foton magasabb frekvenciáját "látják" és erős rezonanciaszórás körülményei között találják magukat, ellentétben az ellenkező esettel, amikor a rezonanciafeltétel nem teljesül. Ennek eredményeként a fotonok abszorpciós folyamata dominál, spontán újraemissziójuk tetszőleges irányban a térben, amelyet a mozgó atomok lassulása kísér. A spontán Raman-szórás során egy foton átlagosan nagyobb frekvenciával bocsát ki, mint egy elnyelt foton . Így a kibocsátott fotonnak több energiája van, mint az elnyeltnek. E fotonok energiái közötti különbséget az atom hőmozgásának energiájából "kölcsönözték". Ha a lézer hullámhossza például 600 nm, akkor minden szórási eseménynél az atom több millikelvinnel lehűl. Ennek eredményeként körülbelül 100 000 szórási eseményre van szükség egy atom jelentős lehűléséhez. Ezzel a módszerrel le lehet hűteni egy atomot ~500 μK hőmérsékletre. Ha az atomokat még alacsonyabb hőmérsékletre, például több tíz mikrokelvinre kell lehűteni, akkor oldalsávos hűtést és sziszifuszi hűtést kell alkalmazni , ha pedig több nanokelvin hőmérsékletet kell elérni, akkor sebességszelektív koherens populációcsapdát alkalmazunk. [1] .
A módszert 1975-ben két csoport javasolta: D. Wineland H. G. Demelttel és T. Hensch A. Shavlovval .