Сверхизлучение в конденсате Бозе-Эйнштейна
В оригинальном виде этот эффект заключается в том, что ансамбль атомов, имеющих два уровня энергии и взаимодействующих друг с другом посредством поля излучения, может испытывать коллективные спонтанные переходы и излучать когерентно (см. обзор в УФН 131653 (1980)). Эффект сверхизлучения недавно наблюдался в эксперименте с бозе-эйнштейновском конденсатом в оптической полости. C. Zhang предсказал теоретически, что похожий эффект суперрадиации имеет место в случае спин-орбитального взаимодействия во внешнем потенциале. P. Engels и др. реализовали этот вариант в бозе-эйнштейновском конденсате атомов 87Rb. В их эксперименте связь между двумя спиновыми состояниями и состояниями движения атомов в ловушке устанавливалась с помощью рамановских лазеров по методу “raman dressing”. Облачко атомов наблюдалось по поглощению им света на стадии свободного разлета после магнитной сепарации спинов (как в опыте Штерна-Герлаха). Путём измерения различных характеристик облачка, в том числе его квадрупольных колебаний, было подтверждено, что при изменении величины рамановской связи конденсат действительно испытывал фазовый переход в состояние сверхизлучения в соответствии с теорией Р. Дике. Поведение облачка атомов описывается уравнением Гросса-Питаевского, и сравнение данных эксперимента с расчётами показало отличное согласие.
Аналогия между стандартной моделью Дике, описывающей взаимодействие ансамбля двухуровневых атомов в оптической полости (а) и бозе-эйнштейновским конденсатом со спин-орбитальной связью в ловушке (b).
Источник информации: