Trong khi rất nhiều nghiên cứu đã nghiên cứu tốc độ của các photon thoát ra từ các khí nguyên tử lạnh, những nghiên cứu này đã sử dụng một mô tả vô hướng về ánh sáng để lại một số đặc tính của nó chưa được kiểm chứng. Trong một bài báo mới được xuất bản trên EPJ B Louis Bellando, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại LOMA, Đại học Bordeaux, Pháp, và các đồng tác giả của ông — Aharon Gero và Eric Akkermans, Viện Công nghệ Technion-Israel, Israel, và Robin Kaiser, Đại học Côte d’Azur, Pháp – nhằm mục đích nghiên cứu số lượng vai trò của các hiệu ứng hợp tác và rối loạn trong tốc độ thoát photon từ khí nguyên tử lạnh để xây dựng một mô hình xem xét bản chất vectơ của ánh sáng. Vì vậy, nghiên cứu giải thích các đặc tính của ánh sáng, trước đây đã bị bỏ qua.
Bellando cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào sự truyền ánh sáng trong khí nguyên tử lạnh, trong đó các nguyên tử hầu như không chuyển động. Trên đường ra khỏi khí, các photon trải qua nhiều lần tán xạ bởi các nguyên tử,” Bellando nói. “Nói một cách đại khái, số lượng các sự kiện tán xạ này càng lớn — thời gian các photon rời khỏi khí càng lâu và do đó tốc độ thoát của chúng càng nhỏ. Mô tả cổ điển này phù hợp với cái gọi là bẫy bức xạ, xảy ra, chẳng hạn như khi ánh sáng trải qua một bước đi ngẫu nhiên trong một ly sữa.”
Khi tính đến giao thoa và hiệu ứng cơ lượng tử, có hai cơ chế ảnh hưởng đến các tốc độ thoát này: bản địa hóa của Anderson phát sinh từ hiệu ứng giao thoa khi có rối loạn, và siêu thứ tự của Dicke – hiệu ứng hợp tác xuất phát từ tương tác qua trung gian ánh sáng giữa các nguyên tử.
Nghiên cứu số lượng tốc độ thoát photon từ một đám mây nguyên tử lạnh ba chiều cho phép nhóm nghiên cứu xem xét liệu có bất kỳ sự khác biệt rõ rệt nào giữa hành vi trong trường hợp vô hướng đơn giản – đưa ra một giá trị duy nhất cho mọi điểm trong một vùng – và vectơ phức tạp hơn trường hợp ấn định độ lớn và hướng cho mọi điểm trong một khu vực nhất định.
Một trong những điều ngạc nhiên lớn nhất mà các nhà nghiên cứu gặp phải khi họ thu thập kết quả là các quan sát trường vectơ đồng ý với các thử nghiệm trường vô hướng tốt như thế nào. Bellando nói: “Đáng ngạc nhiên là chúng tôi không tìm thấy sự khác biệt đáng kể nào giữa mô hình vô hướng và mô hình vectơ, và trong cả hai trường hợp, cơ chế chi phối là tính hợp tác. “Bây giờ chúng ta biết rằng mô hình vô hướng tạo thành một phép gần đúng tuyệt vời khi xem xét tốc độ thoát photon từ khí nguyên tử.”
Bởi vì mô hình vô hướng đơn giản hơn nhiều so với mô hình vectơ, sự giống nhau giữa hai mô hình có nghĩa là trong trường hợp tỷ lệ thoát photon, các mô hình có thể sử dụng trường vô hướng thay vì trường vectơ mà không có nguy cơ mất thông tin đáng kể.
Bellando kết luận: “Tương tác vật chất ánh sáng là một lĩnh vực nghiên cứu thú vị, cả về mặt lý thuyết và thực nghiệm. “Những tiến bộ trong lĩnh vực này có thể có tác động đáng kể đến các lĩnh vực mới nổi khác, chẳng hạn như điện toán lượng tử.”
Theo Springer
Nguồn Phys.org
