| rdfs:comment
| - In quantum optics, a superradiant phase transition is a phase transition that occurs in a collection of fluorescent emitters (such as atoms), between a state containing few electromagnetic excitations (as in the electromagnetic vacuum) and a superradiant state with many electromagnetic excitations trapped inside the emitters. The superradiant state is made thermodynamically favorable by having strong, coherent interactions between the emitters. (en)
- Nadpromienista przemiania fazowa (ang. Superradiant phase transition) – w mechanice kwantowej podobna do nadprzewodnictwa i ferromagnetyzmu przemiana fazowa w układzie składającym się z materii i kwantowego pola elektromagnetycznego, polegająca na tym, że układ przechodzi do uporządkowanego stanu nadpromienistego, w którym w stanie podstawowym w odróżnieniu od normalnej próżni elektromagnetycznej istnieje znaczna gęstość uwięzionych wśród materii fotonów, a atomy pozostają na stałe w stanach silnie wzbudzonych. Oryginalnie została przewidziana w tzw. modelu Dicke, w którym zakłada się, że atomy posiadają jedynie dwa poziomy energetyczne i oddziałują one z jednym modem kwantowego pola elektromagnetycznego. (pl)
|
| has abstract
| - In quantum optics, a superradiant phase transition is a phase transition that occurs in a collection of fluorescent emitters (such as atoms), between a state containing few electromagnetic excitations (as in the electromagnetic vacuum) and a superradiant state with many electromagnetic excitations trapped inside the emitters. The superradiant state is made thermodynamically favorable by having strong, coherent interactions between the emitters. The superradiant phase transition was originally predicted by the Dicke model of superradiance, which assumes that atoms have only two energetic levels and that these interact with only one mode of the electromagnetic field.The phase transition occurs when the strength of the interaction between the atoms and the field is greater than the energy of the non-interacting part of the system. (This is similar to the case of superconductivity in ferromagnetism, which leadsto the dynamic interaction between ferromagnetic atoms and the spontaneous ordering of excitations below the critical temperature.)The collective Lamb shift, relating to the system of atoms interacting with the vacuum fluctuations, becomes comparable to the energies of atoms alone, and the vacuumfluctuations cause the spontaneous self-excitation of matter. The transition can be readily understood by the use of the Holstein-Primakoff transformation applied to a two-level atom. As a result of this transformation, the atoms become Lorentz harmonic oscillators with frequencies equal to the difference between the energy levels. The whole system then simplifies to a system of interacting harmonic oscillators of atoms, and the field known as Hopfield dielectric which further predicts in the normal state polarons for photons or polaritons.If the interaction with the field is so strong that the system collapses in the harmonic approximation and complex polariton frequencies (soft modes) appear, then the physical system with nonlinear terms of the higher orderbecomes the system with the Mexican hat-like potential, and will undergo ferroelectric-like phase transition.In this model, the system is mathematically equivalent for one mode of excitation to the Trojan wave packet, when the circularly polarized field intensity corresponds to the electromagnetic coupling constant. Above the critical value, it changes to the unstable motion of the ionization. The superradiant phase transition was the subject of a wide discussion as to whether or not it is only a result of the simplified model of the matter-field interaction; and if it can occur for the real physical parameters of physical systems (a no-go theorem). However, both the original derivation and the later corrections leading to nonexistence of the transition – due to Thomas–Reiche–Kuhn sum rule canceling for the harmonic oscillator the needed inequality to impossible negativity of the interaction – were based on the assumption that the quantum field operators are commuting numbers, and the atoms do not interact with the static Coulomb forces. This is generally not true like in case of Bohr–van Leeuwen theorem and the classical non-existence of Landau diamagnetism. The return of the transition basically occurs because the inter-atom dipole-dipole interactions are never negligible in the superradiant matter density regime and the Power-Zienau unitary transformation eliminating the quantum vector potential in the minimum-coupling Hamiltonian transforms the Hamiltonian exactly to the form used when it was discovered and without the square of the vector potential which was later claimed to prevent it. Alternatively within the full quantum mechanics including the electromagnetic field the generalized Bohr–van Leeuwen theorem does not work andthe electromagnetic interactions cannot be fully eliminated while they only change the vector potential coupling to the electric field coupling and alter the effective electrostatic interactions. It can be observed in model systems like Bose–Einstein condensates and artificial atoms. (en)
- Nadpromienista przemiania fazowa (ang. Superradiant phase transition) – w mechanice kwantowej podobna do nadprzewodnictwa i ferromagnetyzmu przemiana fazowa w układzie składającym się z materii i kwantowego pola elektromagnetycznego, polegająca na tym, że układ przechodzi do uporządkowanego stanu nadpromienistego, w którym w stanie podstawowym w odróżnieniu od normalnej próżni elektromagnetycznej istnieje znaczna gęstość uwięzionych wśród materii fotonów, a atomy pozostają na stałe w stanach silnie wzbudzonych. Oryginalnie została przewidziana w tzw. modelu Dicke, w którym zakłada się, że atomy posiadają jedynie dwa poziomy energetyczne i oddziałują one z jednym modem kwantowego pola elektromagnetycznego. Przemiana ta zachodzi, kiedy siła oddziaływania atomów z polem elektromagnetycznym jest większa niż energia części nieoddziałującej układu, co podobnie jak w przypadku nadprzewodnictwa i ferromagnetyzmu prowadzi do efektywnych oddziaływań dynamicznych pomiędzy atomami typu ferromagnetycznego i spontanicznego pojawienia się uporządkowania wzbudzeń poniżej temperatury krytycznej. Znaczy to, że kolektywne przesunięcie Lamba w układzie oddziałujących z fluktuacjami próżni atomów staje się porównywalne z energiami samych atomów, a fluktuacje próżni powodują spontaniczne samowzbudzenie materii. Przemiana ta może być łatwo zrozumiana, stosując transformacje Holsteina-Primakoffa do atomów dwupoziomowych. W wyniku tej transformacji atomy stają się oscylatorami harmonicznymi o częstości równej różnicy poziomów, a cały układ układem oddziałujących oscylatorów harmonicznych atomów i pola, czyli dielektrykiem Hopfielda przewidującym w stanie normalnym polarony dla fotonów, czyli polarytony. Jeśli teraz oddziaływanie z polem elektromagnetycznym jest tak silne, że układ zapada się i pojawiają się częstości urojone wtedy układ fizyczny ze stabilizującymi członami wyższych rzędów będzie podlegał podobnej do ferroelektrycznej przemianie fazowej. W modelu tym układ matematycznie równoważny jest dla jednego modu wzbudzeń paczce trojańskiej, kiedy to natężenie pola elektromagnetycznego spolaryzowanego kołowo odpowiada stałej sprzężenia elektromagnetycznego i powyżej jej wartości krytycznej przechodzi do ruchu niestabilnego (jonizacji). Przemiana ta była przedmiotem szerokiej dyskusji czy jest wynikiem jedynie uproszczonego modelu matematycznego oddziaływania materii z polem i czy może zachodzić dla prawdziwych parametrów fizycznych układów. Jednak zarówno oryginalne wyprowadzenie, jak też późniejsze poprawki prowadzące do nieistnienia przemiany z powodu reguły sum Thomasa-Reiche’a-Kuhna, które dla oscylatora harmonicznego skracają wymaganą nierówność do niemożliwej ujemności stałej oddziaływania, były oparte na założeniu, że operatory pola elektromagnetycznego są komutującymi liczbami oraz że atomy nie oddziałują między sobą statycznymi np. dipolowymi siłami kulombowskimi, co w ogólności nie jest prawdą, tak samo jak w przypadku twierdzenia van Leeuwen, i jedynie klasycznego nieistnienia diamagnetyzmu Landaua. Powrót przemiany zachodzi, ponieważ elektrostatyczne oddziaływania dipolowe atom-atom nigdy nie są pomijalne w zakresie nadpromienistym gęstości materii, a transformacja unitarna Powera-Zienau eliminująca kwantowy potencjał wektorowy w Hamiltonianie najmniejszego sprzężenia przekształca Hamiltonian dokładnie do postaci użytej kiedy nadpromienistość została odkryta, lecz ściśle, a nie w przybliżeniu pomijającym kwadrat potencjału wektorowego, którego dodanie jak później twierdzono powoduje zapobieżenie przemianie. Patrząc inaczej, w ramach pełnej mechaniki kwantowej włączając pole elektromagnetyczne uogólnione twierdzenie van Leeuwen nie działa i oddziaływania elektromagnetyczne nie mogą być całkowicie wyeliminowane, podczas gdy w wyniku transformacji zmieniają się one się jedynie ze sprzężenia poprzez potencjał wektorowy na sprzężenie poprzez pole elektryczne i inne efektywne oddziaływanie elektrostatyczne. Obecnie może być obserwowana w układach modelowych, jak kondensaty Bosego-Einsteina i sztuczne atomy. (pl)
|
![[RDF Data]](/fct/images/sw-rdf-blue.png)
![[cxml]](/fct/images/cxml_doc.png)
![[csv]](/fct/images/csv_doc.png)
![[text]](/fct/images/ntriples_doc.png)
![[turtle]](/fct/images/n3turtle_doc.png)
![[ld+json]](/fct/images/jsonld_doc.png)
![[rdf+json]](/fct/images/json_doc.png)
![[rdf+xml]](/fct/images/xml_doc.png)
![[atom+xml]](/fct/images/atom_doc.png)
![[html]](/fct/images/html_doc.png)
