論文の概要: Superradiance and Subradiance in Dense Atomic Gases: An Integrated Method
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.15255v3
- Date: Mon, 9 Sep 2024 20:12:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-12 00:23:12.368604
- Title: Superradiance and Subradiance in Dense Atomic Gases: An Integrated Method
- Title(参考訳): 希薄ガス中の超放射能とサブ放射能:統合的手法
- Authors: Hanzhen Ma, Oriol Rubies-Bigorda, Susanne F. Yelin,
- Abstract要約: 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。
この手法を、当初反転した2層原子の均一ガスに適用する。
超放射能とサブ放射能の両方の出現を示し、これらの協調効果の源として多体コヒーレンス項を同定する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: When atoms are coupled to a common electromagnetic environment, the exchange of photons through dipole-dipole interactions leads to the emergence of cooperative effects. 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): 原子が一般的な電磁環境に結合すると、双極子-双極子相互作用による光子の交換は協調効果の出現につながる。
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,多体システムにおける協調放射線研究のための統合的手法を提案する。
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、効果的で非線形な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。
我々は、多体誘導広帯域化(多体誘導広帯域化)、および光シフト(光シフト)、および誘導広帯域化(誘導広帯域化)について記述し、誘導広帯域化と自然効果の区別を行う。
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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