Superradiatsiooni nähtus kvantoptikas on füüsikuid lummanud oma märkimisväärse käitumisega. Selle mõistmiseks intuitiivsel tasandil kujutage ette aatomit kui pisikest antenni, mis kiirgab elektromagnetilist kiirgust teatud tingimustel. Kui kaalume rühma aatomeid, mis asuvad kaugel ja on termiliselt ergastatud, siis kiirgavad nad iseseisvalt, emissiooni intensiivsus on proportsionaalne aatomite arvuga.
Kuid huvitav muutus toimub nende aatomite puhul, kui need paigutatakse lähedale. Sel hetkel hakkavad aatomite antennid omavahel suhtlema ja sünkroniseerima, mis tulemuseks on valguse kiirgus, mille intensiivsus on proportsionaalne aatomite arvu ruuduga. Kontseptuaalselt kujutab see stseen aatomite ühinemist hiiglasliku antennina, mis kiirgab valgust oluliselt tõhusamalt. See nähtus, mida tuntakse kui superradiantsiooni, võimaldab aatomitel vabastada oma energiat N korda kiiremini võrreldes iseseisvate aatomitega.
Innsbrucki Ülikooli Teoreetilise Füüsika osakonnas alustas Farokh Mivehvar kahe aatomirühma uurimist kvantõõnsuses – seadmes, mis koosneb kahest kvaliteetsest väikesest peeglist, mis piiravad valgust pikka aega väikeses piirkonnas. Mivehvari teoreetilises uurimuses asetati iga aatomite ansambel, mida tähistatakse kui N1 ja N2, tihedalt kokku ning suutelised superradiaanse valguse kiirgamiseks.
Mivehvari uurimuse tulemused, mis avaldati ajakirjas Physical Review Letters, valgustavad, kuidas nende kahe hiiglasliku aatomirühma seotud antennid saavad valgust kiirgata samal ajal. Huvitav on see, et tema töö tuvastas kaks erinevat valguse kiirguse mehhanismi. Esimeses stsenaariumis teevad hiiglaslikud antennid koostööd ja ühinevad, moodustades üheainsa suur-hiiglasliku antenni, mis viib veelgi intensiivsema superradiaanse valguse kiirgamiseni. Vastupidi, teine stsenaarium hõlmab hiiglaslike antennide omavahelist võistlust, mis viib hävitava interferentsini ja superradiaanse valguse kiirgamise pärssimiseni.
Lisaks avastas Mivehvar juhtumeid, kus mõlemad hiiglaslikud antennid kiirgavad valgust, mis koosneb nii koostöisest kui konkureerivast kiirgusest, näidates oskilleeruvaid omadusi. Need teoreetilised mudelid ja ennustused saaksid läbi viia tipptasemel õõnsus/lainajuhtme-kvant-elektrodünaamika eksperimentides, pakkudes ülevaadet süsteemi ebastabiilsetest dünaamikatest.
Mida sügavamale me suundume superradiantsiooni keerukustesse ja uurime selle praktilisi rakendusi, seda selgemini hakkab ilmnema uue põlvkonna superradiaansete laserite potentsiaal. Mõistes aatomirühmade käitumist ja interaktsioone kvantõõnsustes, võivad teadlased avastada edusamme laseritehnoloogiates, mis kasutavad ära superradiantsiooni ainulaadseid omadusi. Teekond superradiaansete laserite võimsuse ja tõhususe ärakasutamise poole on alles algamas, toetudes teoreetilistele uurimustele ja tipptasemel eksperimentidele.
The source of the article is from the blog mendozaextremo.com.ar