I betragtning af uorden og kooperative virkninger i fotonudslipshastigheder fra atomgasser

Selvom meget forskning har undersøgt hastighederne for fotoner, der flygter fra kolde atomgasser, disse undersøgelser har brugt en skalær beskrivelse af lys og efterlader nogle af dets egenskaber uprøvede. I et nyt papir udgivet i EPJ B Louis Bellando, en postdoktoral forsker ved LOMA, University of Bordeaux, Frankrig, og hans medforfattere - Aharon Gero og Eric Akkermans, Technion-Israel Institute of Technology, Israel, og Robin Kaiser, Université Côte d'Azur, Frankrig - sigter mod numerisk at undersøge rollerne for kooperative effekter og uorden i fotonudslipshastigheder fra en kold atomgas for at konstruere en model, der tager lysets vektoriske karakter i betragtning. Dermed, undersøgelsen redegør for lysets egenskaber, tidligere forsømt.

"Vores undersøgelse fokuserer på lysudbredelse i kolde atomgasser, hvor atomer næsten ikke bevæger sig. På vej ud af gassen, fotoner undergår flere spredning af atomerne, "Siger Bellando." Groft sagt, jo større antal af disse spredningshændelser - jo længere tid tager det fotoner at forlade gassen, og dermed jo mindre deres flugtfrekvenser. Denne klassiske beskrivelse passer til den såkaldte strålingsindfangning, der opstår, for eksempel, når lyset undergår en tilfældig gåtur i et glas mælk. "

Når der tages hensyn til interferens og kvantemekaniske effekter, to mekanismer påvirker disse flugtfrekvenser:Anderson -lokalisering som følge af interferensvirkninger i tilstedeværelse af lidelse, og Dickes superradiance-kooperative effekter, der stammer fra lysmedierede interaktioner mellem atomerne.

Numerisk undersøgelse af foton-flugtfrekvenser fra en tredimensionel sky af kolde atomer gav teamet mulighed for at overveje, om der var markante forskelle mellem adfærden i det simple skalar-tilfælde-hvilket gav en enkelt værdi til hvert punkt i en region-og den mere komplekse vektor tilfælde, der tildeler størrelse og retning til hvert punkt i et givet område.

En af de største overraskelser, forskerne stødte på, da de indsamlede deres resultater, var, hvor godt vektorfeltobservationer stemte overens med skalarfeltforsøg. "Overraskende, vi fandt ingen signifikant forskel mellem skalar- og vektormodellerne, og i begge tilfælde den dominerende mekanisme var kooperativitet, "siger Bellando." Nu ved vi, at skalarmodellen udgør en glimrende tilnærmelse, når man overvejer fotonudslipshastigheder fra atomgasser. "

Fordi skalarmodellen er meget enklere end den vektorielle, ligheden mellem de to betyder, at i tilfælde af foton -flugtfrekvenser kan modeller bruge skalarfelter frem for vektorfelter uden risiko for at miste væsentlig information.

"Interaktion mellem lys og materie er et spændende forskningsområde, både teoretisk og eksperimentelt, "Slutter Bellando." Fremskridt på dette område kan have en betydelig indvirkning på andre nye felter, såsom kvanteberegning. "