Si bien una gran cantidad de investigación ha estudiado las tasas de fotones que escapan de los gases atómicos fríos, Estos estudios han utilizado una descripción escalar de la luz dejando algunas de sus propiedades sin probar. En un nuevo artículo publicado en EPJ B Luis Bellando, investigador postdoctoral en LOMA, Universidad de Burdeos, Francia, y sus coautores, Aharon Gero y Eric Akkermans, Instituto de Tecnología Technion-Israel, Israel, y Robin Kaiser, Universidad Côte d'Azur, Francia:tiene como objetivo investigar numéricamente los roles de los efectos cooperativos y el desorden en las tasas de escape de fotones de un gas atómico frío para construir un modelo que considere la naturaleza vectorial de la luz. Por lo tanto, el estudio explica las propiedades de la luz, previamente descuidado.

"Nuestro estudio se centra en la propagación de la luz en gases atómicos fríos, en el que los átomos apenas se mueven. Al salir del gas los fotones sufren una dispersión múltiple por parte de los átomos, "Dice Bellando." Hablando grosso modo, Cuanto mayor sea el número de estos eventos de dispersión, más tardan los fotones en salir del gas, y por tanto, menores son sus tasas de escape. Esta descripción clásica se ajusta al llamado atrapamiento de radiación, Qué ocurre, por ejemplo, cuando la luz sufre un paseo aleatorio en un vaso de leche ".

Al tener en cuenta la interferencia y los efectos de la mecánica cuántica, dos mecanismos afectan estas tasas de escape:la localización de Anderson que surge de los efectos de interferencia en presencia de desorden, y la superradiancia de Dicke:efectos cooperativos derivados de las interacciones mediadas por la luz entre los átomos.

El estudio numérico de las tasas de escape de fotones de una nube tridimensional de átomos fríos permitió al equipo considerar si existían diferencias marcadas entre el comportamiento en el caso escalar simple (dando un valor único a cada punto de una región) y el vector más complejo. caso que asigna magnitud y dirección a cada punto en un área determinada.

Una de las mayores sorpresas encontradas por los investigadores al recopilar sus resultados fue qué tan bien coincidían las observaciones de campo de vectores con las pruebas de campo escalares. "Asombrosamente, no encontramos diferencias significativas entre los modelos escalares y vectoriales, y en ambos casos, el mecanismo dominante fue la cooperatividad, ", dice Bellando." Ahora sabemos que el modelo escalar constituye una excelente aproximación cuando se consideran las tasas de escape de fotones de los gases atómicos ".

Debido a que el modelo escalar es mucho más simple que el vectorial, la similitud entre los dos significa que, en el caso de las tasas de escape de fotones, los modelos pueden usar campos escalares en lugar de campos vectoriales sin el riesgo de perder información sustancial.

"La interacción luz-materia es un campo de investigación apasionante, tanto teórica como experimentalmente, Bellando concluye. "Los avances en esta área pueden tener un impacto significativo en otros campos emergentes, como la computación cuántica ".