2011

Исследование проявления сверхузкого резонанса на фоне обычного магнито-оптического резонанса при облучении паров атомарного натрия широкополосным лазерным излучением

В конфигурации Ханле изучался экспериментально и теоретически резонанс КПН в вакуумной ячейке с парами атомов Na. Использовалось многомодовое лазерное излучение для исключения сверхтонкой оптической накачки, что обеспечивает эффективный контраст резонанса. На фоне широкого обычного резонанса наблюдался узкий N-резонанс, на два порядка уже основного и малочувствительный к уширению мощностью лазера. Разработана новая теоретическая модель, описывающая резонанс в широкополосном лазерном свете. Малая ширина резонанса N связана с длительностью времени, необходимого для повторного попадания атомов в лазерный луч без рандомизации их ориентации при столкновении со стенкой ячейки. На основании представленных исследований, может быть разработана новая простая методология для тестирования параметров покрытия оптических ячеек.

Исп.: К.А. Насыров

Публикации:

1. Gozzini S., Lucchesini A., Gateva S., Cartaleva S., Nasyrov K., Narrow structure in the coherent population trapping resonance in sodium // Phys. Rev. A, 2011. V. 84. P. 013812(9).

Приложение метода квазичастиц к теоретическому описанию процессов в атомарных бозе-конденсатах (комбинационное рассеяние и эффекты межатомных взаимодействий), в том числе в конденсатах при когерентном пленении населённостей.

Теоретически исследовано комбинационное рассеяние электромагнитной волны на однородном конденсате. Показано, что этот процесс удобно описывать в терминах квазичастиц особого рода – квазиатомов и квазифотонов. Вычислена структура и спектр квазичастиц вне и внутри интервала неустойчивости, а также стационарное состояние при наличии диссипации (гибели атомов и фотонов).

Теоретически изучены необычные свойства конденсата атомов, находящихся в состоянии селективного по скоростям когерентного пленения населённостей. Особенностью такого конденсата является квантовая зацепленность спиновых и поступательных степеней свободы атомов. Межатомное взаимодействие и поступательное движение приводит к стационарному контролируемому диссипацией состоянию надкондесатных атомов. Найден его явный вид. Найдены также структура и спектр квазичастиц, возникающих в надконденсатной части при выключении оптических полей, обеспечивающих когерентное пленение.

В рамках схемы рамзеевского интерферометра исследуется процесс возникновения фазовых корреляций между двумя полевыми модами в результате последовательного пролёта серии резонансных двухуровневых атомов через области полей. Эффект корреляции анализируется в терминах дисперсии косинуса межмодовой разности фаз. Получен простой закон в подходе с классическими полями. Исследован также случай квантованных полей. При этом проведён сравнительный анализ четырёх разных подходов к описанию фазы поля в квантовой оптике и выявлено явное преимущество супероператорного подхода М. Бана.

Исп.: Л.В Ильичев

Публикации:

1. Tosoni О., Il'ichov L.V. Emergence of phase correlation in Ramsey setting from superoperator point of view // Optics Communications, 2011, v.284, N7. P.1901-1906.
2. Ильичёв Л.В. Квазичастицы в комбинационном рассеянии электромагнитной волны на атомарном конденсате // ЖЭТФ,  2011, т.139, №2. С.241-248.
3. Ильичёв Л.В. Взаимодействие атомов в конденсате при селективном по скоростям когерентном пленении населённостей // Письма в ЖЭТФ, 2011, т.93, №8. С.488-492.
4. Томилин В.А., Ильичёв Л.В. Резонансная флуоресценция двухуровневого атома в цепи обратной связи // Письма в ЖЭТФ, 2011, т.94, №9. С.734-737.

Экспериментальные и теоретические исследования спектральных и оптических характеристик атомов рубидия охлаждённых до сверхнизких температур в магнитной ловушке.

Получена бозе-эйнштейновская конденсация атомов ⁸⁷Rb. Это первая и пока единственная установка в России для получения бозе-конденсата. Конденсация достигается в несколько этапов. На первом этапе 3х10⁹ атомов захватываются и охлаждаются до температуры 200 микроК в магнитооптической ловушке. Затем атомы переносятся в магнитную ловушку типа QUIC, имеющую гармонический потенциал цилиндрической формы с отношением частот 20. Далее в магнитной ловушке осуществляется ВЧ испарительное охлаждение атомов рубидия. Конденсат содержит 10⁵–10⁶ атомов, находящихся в сверхтонком состоянии F_g=2 основного электронного состояния рубидия.

Измерена форма свободно падающего облака конденсированных и неконденсированных атомов. Неконденсированные атомы (температура атомов 0.6 микроК) разлетаются изотропно. Конденсированные атомы разлетаются анизотропно: кинетическая энергия атомов в аксиальном направлении <50 пикоК, энергия в радиальном направлении 130 наноК.

Исп.: П.Л. Чаповский

Публикации:

1. Чаповский П.Л. Бозе-эйнштейновская конденсация атомов рубидия // Письма в ЖЭТФ, 2011, т.95, вып.3. С.148–152.

Вывод квантовых кинетических уравнений, адекватно описывающих нелинейные эффекты в крыле спектральной линии поглощения атомов, обусловленные неравенством вероятностей поглощения и вынужденного испускания излучения при столкновениях.

Выведены квантовые кинетические уравнения для матрицы плотности с интегралом столкновений, описывающим нелинейные эффекты в крыльях спектральных линий. Показано, что из этих уравнений естественным образом следует установленное ранее соотношение между спектральными плотностями вторых коэффициентов Эйнштейна. Установлен факт отсутствия роста интенсивности испускания как в «красном», так и в «синем» крыльях спектральных линий.

В приближении эйконала рассчитаны эффективные частоты столкновений. Установлена связь вероятностей поглощения и вынужденного испускания с характеристиками излучения и элементарного акта рассеяния. На примере степенного потенциала взаимодействия показано, что квантовомеханический расчёт частот столкновений в приближении эйконала и известная ранее теория крыла спектральной линии дают близкие результаты для вероятности поглощения излучения.

Исп.: А.И. Пархоменко, А.М. Шалагин

Публикации:

1. Пархоменко А.И., Шалагин А.М. Кинетические уравнения для матрицы плотности, описывающие нелинейные эффекты в крыльях спектральных линий // ЖЭТФ, 2011, т. 140, № 5. С. 879–889.
2. Шалагин А.М. Мощные лазеры на парах щелочных металлов с диодной накачкой // УФН, 2011, т. 181, № 9. С. 1011–1016.
3. Пархоменко А.И., Шалагин А.М. Частоты столкновений в кинетических уравнениях для матрицы плотности, описывающих нелинейные эффекты в крыльях спектральных линий // Квантовая электроника, 2011, т. 41, № 11. С. 1016–1022.