Пару атомов возбудили одним фотоном
Швейцарские физики экспериментально доказали существование новой частицы — парного поляритона, то есть объединенного возбуждения поля и пары атомов. Для этого они поместили ферми-газ в сильном режиме взаимодействия в оптический резонатор. Исследование опубликовано в Nature.
Если облучать атом интенсивным светом с частотой, соответствующей переходу из основного в возбужденное состояние, населенность его уровней (то есть вероятность встретить атом на уровне) начинает осциллировать с частотой Раби. Такая ситуация описывается с помощью так называемых «одетых» состояний, которые включают в себя и состояния поля, и атома. Оказалось, что такой подход справедлив не только для атомов, молекул или квантовых точек, но и вообще для любых систем, где есть фотоиндуцированный переход, даже самых экзотических.
Одной из таких систем оказался ферми-газ, состоящий из взаимодействующих друг с другом атомов. В нем может возникать элементарное возбуждение, которое происходит, когда два атома переходят в особое молекулярное состояние, чья протяженность существенно ниже, чем характерные расстояния между свободными атомами в газе. Образование такого состояния за счет поглощения фотона называется фотоассоциацией и определяется по спектрам пропускания излучения через газ. При «одевании» такого перехода светом в спектрах также проявляют себя осцилляции Раби. Их наблюдали всего пару раз, но лишь для слабовзаимодействующих атомов в газе, для которых этот процесс фотоассоциации остается крайне несущественным.