Instytut Fizyki

KontaktGrudziądzka 5, 87-100 Toruń
tel.: +48 56 611 3310
e-mail: ifiz@fizyka.umk.pl

O atomach ubranych w Physical Review Letters

Obrazek przedstawia artystyczną ilustrację modelu atomu z ludzkim akcentem. Jądro atomu jest reprezentowane przez dużą, błyszczącą złotą kulę, otoczoną orbitującymi elektronami, które są przedstawione jako mniejsze niebieskie kule. Struktura atomu jest zintegrowana z elementami ludzkiego ubioru; jądro nosi koszulę z kołnierzykiem, czerwoną krawatkę i coś, co wygląda na dżinsowe spodnie. Poniżej spodni widoczne są dwa brązowe buty, sugerujące nogi. Cały obrazek łączy naukową symbolikę z ludzkimi cechami w zabawny i kreatywny sposób.
fot. grafika wygenerowana z wykorzystaniem sztucznej inteligencji

Model atomu ubranego jest potężnym narzędziem wprowadzonym przez C. Cohena-Tannoudji i S. Reynauda [J. Phys. B: Atom. Mol. Phys. 10, 345 (1977)] w celu zapewnienia kwantowego opisu fluorescencji rezonansowej. Wyjaśnia on fundamentalne zjawiska takie jak dublety w widmie absorpcji promieniowania, tryplety w widmie fluorescencji, a także podstawy teoretyczne technik chłodzenia i ogrzewania laserowego. Model atomu ubranego tradycyjnie wykorzystuje przybliżenie fali wirującej, zwykle bardzo dobrze uzasadnione dla naturalnych atomów i molekuł oddziałujących ze światłem lasera. Przybliżenie to wymaga uogólnień w erze sztucznie tworzonych układów atomowych, np. kropek kwantowych czy defektów krystalicznych, umieszczanych w podlegającym precyzyjnej inżynierii otoczeniu fotonicznym. Brakuje jednak podejść teoretycznych wykraczających poza szereg założeń perturbacyjnych dla takich przypadków. Ważnym wyjątkiem jest niedawna przełomowa praca D. Braaka z dokładnym rozwiązaniem modelu Rabiego [Phys. Rev. Lett. 107, 100401 (2011)].

W tę potrzebę wpisuje się artykuł pt. Dressed Atom Revisited: Hamiltonian-Independent Treatment of the Radiative Cascade Francesco Pepe z Uniwersytetu Aldo Moro w Bari we Włoszech i Karoliny Słowik z Instytutu Fizyki UMK, który ukazał się niedawno w czasopiśmie Physical Review Letters [Phys. Rev. Lett. 133, 083603 (2024)]. Praca powraca do koncepcji atomu ubranego, dostosowując ją do kontekstu nieperturbacyjnego. Zamiast skupiać się na konkretnym modelu oddziaływań układów atomowych ze światłem, którego szczegóły rutynowo opisuje się w hamiltonianie układu, przyjęto podejście odwrotne. W oparciu o kilka podstawowych założeń dotyczących oddziaływania uzyskano ogólne wyniki opisujące widma fluorescencji, które stosunkowo łatwo mogą być dostosowane do konkretnych przypadków laboratoryjnych. Podejście to znacznie rozszerza możliwości zastosowania modelu atomu ubranego, rozszerzając jego stosowalność np. dla układów atomowych silnie lub nieliniowo oddziałujących ze światłem lub układów o geometrii łamiącej symetrię inwersji przestrzennej.

pozostałe wiadomości