U ovom doktorskom radu predstavljeni su rezultati istraživanja dvije različite tematike u području hladnih atoma. Ove dvije tematike su povezane činjenicom da se u obje koriste laserski inducirane sile uzrokovane prijenosom impulsa s fotona na atome. U oba slučaja laserski inducirane sile mijenjaju brzinsku raspodjelu atomskog ansambla. Rezultati predstavljeni u ovom radu su dobiveni radom u Laboratoriju za hladne atome na Institutu za fiziku u Zagrebu pod mentorstvom Ticijane Ban. Prve dvije i pol godine mojeg poslijediplomskoga studija istraživanja na kojima sam radio su bila dio projekta Pseudo-magnetic forces and fields for atoms and photons čiji voditelj je bio prof. Hrvoje Buljan s Fizičkog odsjeka Prirodoslovno-matematičkog fakulteta u Zagrebu. Preostalo vrijeme sam radio na projektu Frequency-Comb-induced OptoMechanics koji je u tijeku u trenutku pisanja ove radnje i čiji je voditelj Ticijana Ban sa Instituta za fiziku u Zagrebu. Spomenute dvije tematike istraživanja su se vezale na ova dva projekta. Ovaj rad je organiziran na sljedeći način. U uvodu, poglavlje 1, dan je kratki povijesni pregled istraživanja hladnih atoma i posljednjih dostignuća u području. U poglavlju 2 se nalazi teorijski pregled interakcije lasera i atoma što je temelj za obje prethodno spomenute tematike. Sličan pregled se može naći u literaturi [1], u ovom radu je uključen zbog cjelovitosti rada. Dva različita eksperimentalna postava, magneto-optičke stupice, su izrađena tokom izrade ovog rada. U poglavlju 3 je izložen njihov dizajn te su objašnjene specifičnosti oba postava. U poglavlju 4 predstavljen je novi način implementacije sintetičke Lorentzove sile za hladni atomski plin. Ova sintetička Lorentzova sila se temelji na tlaku zračenja i Dopplerovom efektu, što ju čini jednostavnom za implementaciju u velikom volumenu, za veliki raspon brzina te se može primijeniti na različite geometrije. Sila je okomita na brzinu atoma te iznosi nula za atome koji miruju. Sintetičku Lorentzovu silu demonstriramo na dva načina: prvo, promatramo gibanje centra mase oblaka hladnih atoma i drugo, promatramo za koliki kut se rotacijski nesimetričan oblak otklonio od početnog položaja pri ispuštanju iz magneto-optičke stupice. Uvođenjem sintetičkoga magnetizma u sistem hladnih termalnih atoma ovaj sistem postaje odličan kandidat za emulaciju brojnih kompleksnih klasičnih sistema, na primjer tokamak fuzijskog reaktora ili zvijezda. U poglavlju 5 istraživana je mogućnost laserskog hlađenja frekventnim češljem. U tu svrhu bilo je potrebno osmisliti i implementirati tehniku za potpunu stabilizaciju frekventnog češlja koji se temeljeni na optičkim vlaknima, i to na način koji ne koristi uobičajeno samo-referenciranje; frekvencija repeticije je stabilizirana pomoću vrlo stabilne mikrovalne reference, dok je frekvencija odmaka indirektno stabilizirana referenciranjem frekventnog češlja pomoću kontinuiranog lasera koji je pak stabiliziran pomoću polarizacijske spektroskopije u rubidijevim parama. Frekventni češalj stabiliziran na ovaj način je korišten za hlađenje atoma rubidija na dipol dozvoljenom prijelazu na 780 nm do sub-Dopplerovskih temperatura. Izmjerene su temperature do 55 μK prilikom hlađenja u jednoj dimenziji pomoću tehnike vremena proleta. Ovime je pokazano da bi se lasersko hlađenje frekventnim češljem može koristiti za postizanje sub-Dopplerovskih temperatura s atomima koji imaju dipol dozvoljene prijelaze u vakuum ultraljubičastom području. Ovo bi značajno unaprijedilo preciznost optičkih frekventnih standarda, omogućilo bi mjerenje fundamentalnih konstanti s do sad ne postignutom preciznošću te bi se omogućilo dobivanje kvantno degeneriranih uzoraka atoma koji imaju optičke prijelaze u spektralnim područjima koja nisu pokrivena s kontinuiranim laserima, kao što su na primjer vodik, deuterij i antivodik.