Prise en compte du désordre et des effets de coopération dans les taux d’échappement des photons des gaz atomiques – Technoguide

Alors que de nombreuses recherches ont étudié les taux de photons s’échappant des gaz atomiques froids, ces études ont utilisé une description scalaire de la lumière en laissant certaines de ses propriétés non testées. Dans un nouvel article publié dans EPJ B Louis Bellando, chercheur post-doctoral au LOMA, Université de Bordeaux, France, et ses co-auteurs – Aharon Gero et Eric Akkermans, Technion-Israel Institute of Technology, Israël, et Robin Kaiser, Université Côte d’Azur, France – vise à étudier numériquement les rôles des effets coopératifs et du désordre dans les taux d’échappement de photons d’un gaz atomique froid pour construire un modèle qui considère la nature vectorielle de la lumière. Ainsi, l’étude rend compte des propriétés de la lumière, jusque-là négligées.

«Notre étude se concentre sur la propagation de la lumière dans les gaz atomiques froids, dans lesquels les atomes se déplacent à peine. En sortant du gaz, les photons subissent une diffusion multiple par les atomes», explique Bellando. “En gros, plus le nombre de ces événements de diffusion est grand? -? Plus il faut de temps aux photons pour quitter le gaz, et donc plus leurs taux d’échappement sont petits. Cette description classique correspond à ce qu’on appelle le piégeage de rayonnement, qui se produit, pour exemple, lorsque la lumière se promène au hasard dans un verre de lait. “

Lorsque l’on prend en compte les effets d’interférence et de mécanique quantique, deux mécanismes affectent ces taux de fuite: la localisation d’Anderson résultant des effets d’interférence en présence de désordre, et la superradiance de Dicke? – des effets coopératifs issus des interactions lumineuses entre les atomes.

L’étude numérique des taux d’échappement de photons à partir d’un nuage tridimensionnel d’atomes froids a permis à l’équipe de déterminer s’il y avait des différences marquées entre le comportement dans le cas scalaire simple. -? donner une valeur unique à chaque point d’une région – et le cas vectoriel plus complexe qui attribue une magnitude et une direction à chaque point dans une zone donnée.

L’une des plus grandes surprises rencontrées par les chercheurs lors de la collecte de leurs résultats était la concordance entre les observations vectorielles sur le terrain et les tests scalaires sur le terrain. «Étonnamment, nous n’avons trouvé aucune différence significative entre les modèles scalaires et vectoriels, et dans les deux cas, le mécanisme dominant était la coopérativité», explique Bellando. “Maintenant, nous savons que le modèle scalaire constitue une excellente approximation lorsque l’on considère les taux d’échappement des photons des gaz atomiques.”

Comme le modèle scalaire est beaucoup plus simple que le modèle vectoriel, la similitude entre les deux signifie que dans le cas des taux d’échappement de photons, les modèles peuvent utiliser des champs scalaires plutôt que des champs vectoriels sans risquer de perdre des informations substantielles.

«L’interaction lumière-matière est un domaine de recherche passionnant, à la fois théoriquement et expérimentalement», conclut Bellando. “Les progrès dans ce domaine peuvent avoir un impact significatif sur d’autres domaines émergents, tels que l’informatique quantique.”

Source de l’histoire:

Matériel fourni par Springer. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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