論文の概要: Superradiance and subradiance in a gas of two-level atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.15255v2
- Date: Wed, 21 Sep 2022 22:02:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-11 06:33:53.181601
- Title: Superradiance and subradiance in a gas of two-level atoms
- Title（参考訳）: 2レベル原子の気体中の超放射とサブ放射
- Authors: Hanzhen Ma, Oriol Rubies-Bigorda, and Susanne F. Yelin
- Abstract要約: 協調効果は光励起の交換による原子アンサンブルを記述する。
超放射は、この交換が放出された光子の構成的干渉を引き起こす際に自然放出から生じる。
本稿では,多体システムにおける協調放射線研究の総合的手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Cooperative effects describe atomic ensembles with exchange of photonic
excitations, such as dipole-dipole interactions. As a particular example,
superradiance arises from spontaneous emission when this exchange leads to
constructive interference of the emitted photons. Here, we introduce an
integrated method for studying cooperative radiation in many-body systems. This
method, which allows to study extended systems with arbitrarily large number of
particles can be formulated by an effective, nonlinear, two-atom master
equation that describes the dynamics using a closed form which treats single-
and many-body terms on an equal footing. We apply this method to a homogeneous
gas of initially inverted two-level atoms, and demonstrate the appearance of
both superradiance and subradiance, identifying a many-body coherence term as
the source of these cooperative effects. We describe the many-body induced
broadening - which is analytically found to scale with the optical depth of the
system - and light shifts, and distinguish spontaneous effects from induced
ones. In addition, we theoretically predict the time-dependence of subradiance,
and the phase change of the radiated field during the cooperative decay.
- Abstract（参考訳）: 協調効果は、双極子-双極子相互作用のようなフォトニック励起の交換を伴う原子アンサンブルを記述する。
特定の例として、超放射は、この交換が放出された光子の構成的干渉を引き起こすときに自然放出から生じる。
本稿では,多体系における協調放射の研究を総合的に行う方法を提案する。
任意の数の粒子を持つ拡張系を研究できるこの方法は、同じ足場上で単体および多体項を扱う閉じた形式を用いて力学を記述する効果的な非線形2原子マスター方程式によって定式化することができる。
本手法を当初逆2レベル原子の均一ガスに適用し、超放射能とサブ放射能の両方の出現を実証し、多体コヒーレンス項をこれらの協調効果の源として同定する。
本報告では,多体誘起広化について,光学的奥行きとともにスケールすることが解析的に見出され,光シフトが説明され,自発的効果と誘導された効果を区別する。
さらに, 放射光の時間依存性と放射界の位相変化を理論的に予測した。
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