ردیابی پدیده‌های کوانتومی در دینامیک لیزر اتمی با در نظر گرفتن برخورد‌های میان‌اتمی

در این مقاله دینامیک یک اتم-لیزر متشکل از یک چگالیده بوز-اینشتین برهم‌کنش کننده با دو میدان تابشی کلاسیکی مورد بررسی قرار می‌گیرد. چگالیده به عنوان زیرسامانه اتمی از اتم‌های سه ترازی نوع- تشکیل شده است. برای بررسی تحلیلی دینامیک سامانه، ابتدا تراز بالایی اتم‌ها را با استفاده از تقریب آدیاباتیک حذف می‌کنیم و به یک زیرسامانه اتمی دوترازی می‌رسیم. سپس، هامیلتونی موثر کل سامانه را بر حسب عملگرهای تکانه‌ای زاویه‌ای بازنویسی کرده و عبارت‌های تحلیلی توصیف کنننده دینامیک سامانه را با در نظر گرفتن شرایط فیزیکی مختلف بدست می‌آوریم. این مطالعه نشان می‌دهد که سامانه به دلیل برخوردهای میان‌اتمی پدیده‌های کوانتومی فروافت-احیا و خودگیراندازی ماکروسکوپی را از خود بروز می دهد. یکی دیگر از نتایج جالب این پژوهش این است که پاریته (زوج یا فرد بودن) تعداد اتم‌های موجود در چگالیده رفتار وارونی جمعیت را به شدت تحت تاثیر خود قرار می‌دهد.

Tracking quantum phenomena in the dynamics of atom-laser in the presence of interatomic collisions

In this paper we investigate the dynamics of an atom-laser consists of a Bose-Einstein condensate (BEC) interacting with two classical radiation fields. The BEC, as the atomic subsystem, contains of three-level atoms with Λ-configuration. In order to study, analytically, the dynamics of system, we remove the upper level of atoms via the adiabatic elimination and reach an effective two-level atomic subsystem. Then, we rewrite the effective Hamiltonian in terms of angular momentum operators and then derive the analytical expressions for the dynamics of the system at different physical situations. The current study shows that the system undergoes two pure quantum phenomena i.e., the collapse-revival and macroscopic quantum self trapping (MQST) due to nonlinear collisional interactions. As another interesting result, the parity (being odd or even) of the number of atoms strongly influences the pattern of population inversion.