論文の概要: Observation of Blackbody Radiation Enhanced Superradiance in ultracold
Rydberg Gases
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.12860v2
- Date: Sat, 3 Apr 2021 09:24:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-30 20:40:22.770334
- Title: Observation of Blackbody Radiation Enhanced Superradiance in ultracold
Rydberg Gases
- Title(参考訳): 超低温リドバーグガス中における黒体放射増強超放射の観測
- Authors: Liping Hao, Zhengyang Bai, Jingxu Bai, Suying Bai, Yuechun Jiao,
Guoxiang Huang, Jianming Zhao, Weibin Li, Suotang Jia
- Abstract要約: 励起原子のアンサンブルは、超放射と呼ばれるプロセスにおいて、光の放出をまとめて同期させることができる。
300,000ドルの黒体放射(BBR)から得られたマイクロ波光子の高モード密度は、近隣のリドベルク州の崩壊率を高める。
室温光子の浴に埋め込まれた超低温リドバーグ原子の超輝度を報告した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.0539847330971805
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: An ensemble of excited atoms can synchronize emission of light collectively
in a process known as superradiance when its characteristic size is smaller
than the wavelength of emitted photons. The underlying superradiance depends
strongly on electromagnetic (photon) fields surrounding the atomic ensemble.
High mode densities of microwave photons from $300\,$K blackbody radiation
(BBR) significantly enhance decay rates of Rydberg states to neighbouring
states, enabling superradiance that is not possible with bare vacuum induced
spontaneous decay. Here we report observations of the superradiance of
ultracold Rydberg atoms embedded in a bath of room-temperature photons. The
temporal evolution of the Rydberg $|nD\rangle$ to $|(n+1)P\rangle$ superradiant
decay of Cs atoms ($n$ the principal quantum number) is measured directly in
free space. Theoretical simulations confirm the BBR enhanced superradiance in
large Rydberg ensembles. We demonstrate that the van der Waals interactions
between Rydberg atoms change the superradiant dynamics and modify the scaling
of the superradiance. In the presence of static electric fields, we find that
the superradiance becomes slow, potentially due to many-body interaction
induced dephasing. Our study provides insights into many-body dynamics of
interacting atoms coupled to thermal BBR, and might open a route to the design
of blackbody thermometry at microwave frequencies via collective, dissipative
photon-atom interactions.
- Abstract(参考訳): 励起原子のアンサンブルは、その特性サイズが発光光子の波長よりも小さいとき、超放射と呼ばれるプロセスにおいて、光の放射を集合的に同期させることができる。
基底の超放射は、原子アンサンブルを取り囲む電磁場(光子)に強く依存する。
300,$Kの黒体放射(BBR)からのマイクロ波光子の高モード密度は、隣り合う状態へのリドベルク状態の崩壊率を著しく向上させ、真空誘起自然崩壊では不可能な超輝度を可能にした。
ここでは、常温光子の浴槽に埋め込まれた超低温リドベルグ原子の超高輝度を観察する。
rydberg $|nd\rangle$ to $|(n+1)p\rangle$ superradiant decay of cs atoms ($n$ the principal quantum number) の時間発展は自由空間で直接測定される。
理論シミュレーションにより、BBRは大きなRydbergアンサンブルの超放射能を増強した。
ライドベルク原子間のファンデルワールス相互作用は超ラジアントダイナミクスを変化させ、超ラジアンのスケーリングを変化させる。
静電場の存在下では,多体相互作用による消長により超放射が遅くなる可能性がある。
本研究は、熱bbrに結合した相互作用原子の多体ダイナミクスに関する知見を提供し、集合的、散逸的な光子-原子相互作用によるマイクロ波周波数でのブラックボディ温度測定の設計への道を開く。
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