1 / 12

MIKROMÉZER egy atom és egy foton erős kölcsönhatása

MIKROMÉZER egy atom és egy foton erős kölcsönhatása. lézer: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation mézer: Microwave Ampl ……… (előbb volt). Az atom átrepül a fotont tartalmazó rezonátoron – erős kölcsönhatás kell, hogy azalatt történjen valami

leo-shannon
Download Presentation

MIKROMÉZER egy atom és egy foton erős kölcsönhatása

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. MIKROMÉZER egy atom és egy foton erős kölcsönhatása • lézer: Light Amplification by Stimulated • Emission of Radiation • mézer: Microwave Ampl……… (előbb volt) • Az atom átrepül a fotont tartalmazó rezonátoron – • erős kölcsönhatás kell, hogy azalatt történjen valami • jó rezonátor kell, hogy azalatt a foton koherens • maradjon nagy d nagy E Nagya dipólmomentum, ha magasan gerjesztett állapot n»1: Rydberg-állapotok messze az atomtörzstől: hidrogén-szerű cirkuláris Rydberg-állapotok: sima, hosszú élettartam ~ 0.03 s n=50, 51: átmenetek mikrohullámban (10-100 GHz) • Rezonátor szupravezető nióbiumból, 0.5 K alatt:

  2. 1 módus rezonál az atomra CAVITY QED nagy E: egy foton elektromos tere akkor erős, ha a foton-módus térfogata kicsi (lásd: elmélet) gyenge (1-10 foton) mikrohullámú forrás Serge HAROCHE és csapata, École Normale Supérieure, Párizs 1990-es évek ionizációs detektorok: az első a gerjesztett, a második az alap- állapotra élesítve ) atomforrás (kályha) e g cirkuláris Rydberg preparáló doboz (bonyolult!) nagy jóságú, nyitott Fabry-Perot rezonátor („ÜREG”)

  3. Cirkuláris Rydberg-atomok (n nagy, |m| = n-1) • nagy dipólmomentum • egyetlen dipól-megengedett bomlás: n →n-1, |m|→|m|-1, • emiatt hosszú élettartam: 0.03 s • gyenge Stark-effektus: szórt elektromos terekre • érzéketlen Preparálás:lassan csökkenő („adiabatikus”) Stark-térben gyors optikai átmenetek m (Stark-szintek: lineáris + kvadratikus) Hulet és Kleppner, PRL 1983 n-1 4 3 2 1 hνbesugárzás t

  4. ELMÉLET módusfüggvény 1 foton elektromos tere: nagy, ha V kicsi Elhanyagoljuk, ami egy lépésben sérti az energiamegmaradást: „FORGÓHULLÁM-KÖZELÍTÉS” (lásd: neutron-spinforgatás)

  5. JAYNES-CUMMINGS MODELL A forgóhullám-közelítéssel már csak két állapot kapcsolódik össze: gerjesztett atom n fotonnal ////// alapállapotú atom n+1 fotonnal Válasszuk most ezeket a „felöltözött állapotokat” új bázisnak: Használva még, hogy , amit trükkösen így írhatunk: emlékeztetőnek: foton atom

  6. R(n=0) ≠ 0 foton-vákuum 1) Kísérlet pontos rezonanciában:RABI-OSZCILLÁCIÓK δ=0: sajátvektorai: sajátértékei: különbségük: ~50 kHz a Rabi-frekvencia állapotban (nem energiasajátállapot!!) preparált bejövő atom fejlődése: kimérhető a preparáló és a detektor időkapuzásával! A rezonátorban különböző fotonszámok keveréke van: a detektor jele különböző frekvenciájú tagok összege

  7. 2) Kísérlet elhangolva a rezonanciától: gyenge erők interferometriája • a rezonátor n fotonnal fogadja az „e” (gerjesztett) állapotú atomot: sajátértékei: elég nagy elhangolásra a felső felel meg az n foton + e atomnak, a fény okozta eltolódással • a rezonátor n fotonnal fogadja a „g” (alap-) állapotú atomot: az alsó előjelet kell venni, de eggyel kevesebb fotonnal:

  8. e g > 0 („kék elhangolás”) Az atom „benne marad abban az állapotban, amelyben bejött” a rezonátorba, csak odabent az energiaszintjei eltolódnak. Miért is marad benne? Azért, mert LASSAN, SÍMÁN lép be és ki: az erre jellemző Fourier-frekvenciák sokkal kisebbek a rezonáns frekvenciánál, ezért nem váltanak ki reális átmenetet. Ezt a lassúsági-símasági feltételt hívjuk ADIABATIKUSSÁGNAK, és sokszor használjuk atomi állapotok megváltoztatására. e g < 0 („vörös elhangolás”) Ezek roppant gyenge erők! Hogy lehet őket mérni?

  9. v sebességgel átrepülve a d átmérőjű rezonátor-móduson, a szuperpozició két ága között felhalmozódó fáziskülönbség Ezt lehet mérni RAMSEY-INTERFERENCIÁVAL! (eredetileg: mágneses rezonancia) két-foton folyamat , -rossz rezonátorok klasszikus elektromos tér Spontán emisszió nem lényeges

  10. -pulzus fele-fele szuperpoziciót gyárt: ha a Ramsey-rezonátorok forrása pontosan az atomi rezonanciára van hangolva, a repülés közben az atomi „kvázispin” együtt pörög a térrel, és a második rezonátor csak befejezi, amit az első elkezdett: Ha a Ramsey-forrás el van hangolva a rezonanciától, a két rezonátor közti v sebességű, L hosszú repülésen Φ fáziskülönbség halmozódik fel: Ehhez a Φ-hez adódik hozzá az atom-foton kölcsönhatásból eredő A fázistolásból mérhető a kölcsönhatás, vele a fotonok száma!

  11. Brune et al., PRL 72, 3339 (1994) Quantum Non-Demolition (fotonokat szét nem roncsoló) fotonszám-mérés Koherens fotonállapotok a mikromézerben → Schrödinger-macskák

More Related