論文の概要: Optical depth dictates universal bounds on many-body decay in atomic ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.24680v1
• Date: Mon, 27 Apr 2026 16:39:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-28 17:12:08.177859
• Title: Optical depth dictates universal bounds on many-body decay in atomic ensembles
• Title（参考訳）: 光深度は原子アンサンブルにおける多体崩壊の普遍的境界を規定する
• Authors: Cosimo C. Rusconi, Eric Sierra, Wai-Keong Mok, Avishi Poddar, Simon B. Jäger, Ana Asenjo-Garcia,
• Abstract要約: システムサイズによる最大光子放出率のスケーリングに関する普遍的な法則を導出する。 固定原子密度の場合、最大放出率は原子番号と系の光学的深さの積として普遍的にスケールする。 我々は、方向検出のためのスケーリング法則を確立し、観測された速度が検出器の数値開口に依存することを明らかにした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Cooperative emission is well understood for idealized symmetric systems, but its limits in spatially extended, free-space ensembles remain an open question. Here, we derive a universal law for the scaling of the maximum photon emission rate with system size that unifies both ordered arrays and disordered atomic clouds in arbitrary dimensions at fixed density. We demonstrate that, for a fixed atomic density, the maximum emission rate scales universally as the product of the atom number and the system's optical depth, with the latter encoding the dimensional scaling across all regimes from independent emission to the Dicke limit. Furthermore, we establish a scaling law for directional detection, revealing that the observed rate depends on the detector's numerical aperture: small apertures yield Dicke-like quadratic scaling, whereas large apertures recover our integrated universal bound. Our results establish optical depth as the parameter governing many-body cooperative emission in both ordered and disordered ensembles, and reveal that directional and total-emission scalings must be carefully distinguished in experimental settings.
• Abstract（参考訳）: 協調放出は理想化された対称系に対してよく理解されているが、空間的に拡張された自由空間のアンサンブルにおけるその限界は未解決の問題である。 ここでは, 最大光子放出率とシステムサイズとのスケーリングに関する普遍的な法則を導出し, 秩序配列と乱れた原子雲を一定の密度で任意の次元で統一する。 固定原子密度の場合、最大放出速度は原子番号と系の光学的深さの積として普遍的にスケールし、後者は独立放出からディック限界までの全ての状態の次元的スケーリングを符号化する。 さらに、方向検出のスケーリング法則を確立し、観測された速度が検出器の数値開口に依存することを明らかにした。 本研究は,多体共振器と無秩序アンサンブルの両方において,多体共振器を規定するパラメータとして光学的深度を確立し,指向性および全エミッションスケーリングを実験的に区別する必要があることを明らかにした。

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