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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Processos estocásticos na interação da luz com a matéria
Authors: Elizabeth Agudelo Ospina
First Advisor: Maria Carolina Nemes
First Co-advisor: Carlos Henrique Costa Moreira
First Referee: Carlos Henrique Monken
Second Referee: Arthur Rodrigo Bosco de Magalhaes
Third Referee: Jose Geraldo Peixoto de Faria
Abstract: Estuda-se a dinâmica e caracteriza-se a inversão de população para o modelo de Jaynes-Cummings. Inicialmente foi analisado um caso que tem sido bem menos explorado, considerando flutuações estocásticas na fase do coeficiente de acoplamento, flutuações que foram modeladas segundo o processo de telegrafia aleatória. Obtêm-se expressões analíticas exatas para o operador densidade médio do sistema e para a inversão de população média sobre a distribuição de probabilidade das flutuações. Apresentam-se as expressões analíticas achadas para efeitos quânticos não perturbativos como os ressurgimentos na inversão para um estado coerente inicial do campo, estas expressões foram calculadas usando a fórmula da ressoma de Poisson e o Método de "steepest descent". Expressões a partir das quais se calculou o tempo de ocorrência, a frequência de oscilação, a largura dos diferentes ressurgimentos sucessivos. A mesma análise foi feita para o sistema átomo-campo isolado e com coeficiente de acoplamento constante e para o sistema que troca energia com o ambiente (modelado como um sistema infinito de osciladores a temperatura zero), comparando-se no final do trabalho os efeitos dos diferentes processos. Em particular se observou como os efeitos quânticos desaparecem com a diminuição da duração dos intervalos temporais entre saltos no coeficiente de acoplamento ou com o aumento na taxa de dissipação do sistema, onde a inversão de população vai ter um comportamento completamente clássico. É mostrado como o limite clássico do modelo surge de maneira diferente para cada processo.
Abstract: We study and characterize the dynamics of population inversion in the Jaynes-Cummings model. Initially we analyze the less studied case of stochastic phase fluctuations in the atomfield coupling coefficient where the fluctuations are modelled by a random phase telegraph process. We have obtained an equation for the density operator and for the population inversion averaged over the distribution of fluctuations. We present analytical expressions for non-pertuvative quantum effects such as revivals in the inversion for an initial coherent state of the field that was calculated using the Poisson summation and the steepest descent method. The expression found for each revival allow us to estimate their time of occurrence, the oscillation frequency, the width and the time intervals between two consecutive revivals. The same analysis is performed for an ideal atom-field interacting system and for the dissipative one. In the end, we compare the effects on the population inversion due to different processes. We pay particular attention to how quantum effects disappear with the decrease of time intervals between jumps in the atom-field coupling parameter or the increase of the dissipation rate for the field, and the result seems to be completely classical. We show that the details of obtaining the classical limit can be very different for each different process
Subject: Acoplamento estocástico
Física
Interação átomo-campo
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/ESCZ-7YUHGV
Issue Date: 19-Aug-2009
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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