Transporte coerente de luz em amostras atômicas densas

Resumo

O espalhamento de luz pela matéria diluída pode ser tratado como um fenômeno de difusão de ondas. A interferência construtiva de caminhos de espalhamento múltiplo gera desvios do comportamento puramente difusivo, que se acentuam à medida em que o livre caminho médio é reduzido, até o impedimento completo da difusão abaixo do limiar de localização: este é o fenômeno da localização de Anderson de ondas, já verificado para ondas acústicas e de matéria, e para a luz somente na difusão 1D e 2D. Recentemente a existência da localização 3D de ondas vetoriais, como a luz, foi teoricamente questionada, e hoje é aceito que ela não deveria acontecer na ausência de um forte campo magnético, por conta da presença de termos de curto alcance no campo elétrico próximo da luz que se tornam fortes quando a densidade de espalhadores aumenta, abrindo canais de polarização pelos quais a luz pode ainda difundir. Este projeto propõe o estudo do espalhamento de luz 3D no regime denso por uma assembleia de átomos frios isotrópicos, com o objetivo de identificar experimentalmente assinaturas da ausência da localização e da interação interatômica efetiva de curto alcance. A medida da modificação da dependência universal da sub- e superradiância com a profundidade ótica da amostra, da emergência de correlações estatísticas na luz espalhada, da saturação da profundidade ótica para estas amostras densas são os principais desafios experimentais específicos deste projeto. Um trabalho teórico paralelo nos levará a evoluir os modelos, ideias e métodos acerca deste regime pouco explorado do espalhamento de ondas vetoriais. (AU)