Identificação de efeitos coletivos em halos de recuo de nuvens ultrafrias de estrôncio

• Processo: 12/06790-0
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de janeiro de 2013
• Vigência (Término): 31 de agosto de 2014
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Atômica e Molecular
• Pesquisador responsável: Philippe Wilhelm Courteille
• Beneficiário: Michael Simon Holynski
• Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 98/14270-8 - Centro de Ciências Ópticas e Fotônica, AP.CEPID
• Assunto(s): Física experimental Estrôncio Superradiância Gases atômicos ultrafrios Nuvens atômicas Armadilha magneto-óptica Condensado de Bose-Einstein

Resumo

Nuvens atômicas ultrafrias interagindo com feixes de laser representam sistemas ideais para estudar a interação luz-materia em um nível fundamental, onde o recuo fotônico participa da dinâmica. Surpreendentemente existem muitos fenômenos aparentemente óbvios ainda não totalmente compreendidos. Um exemplo e a questão, levantada um século atrás por Minkowski e Abraham, sobre o valor correto para o momento da luz em um meio dieléetrico. Embora trabalhos teoricos e experimentais recentes parecem convergir, uma compreensão microscopica de como o recuo de um fóton distribuísse sobre os átomos ainda está faltando. Outro exemplo, e uma estranha assimetriaobservada experimentalmente em superradiância de onda de materia. Segundo a teoria, esse fenômeno não deveria depender do sinal da dessintonia do feixe de laser incidente. Mas experimentos apenas observaram-o para dessintonia vermelha.Nossa equipe do Grupo de Óptica no Instituto de Física de São Carlos desenvolveu, em colaboração com pesquisadores internacionais, uma teoria do espalhamento cooperativo de luz por nuvens atômicas, com ênfase especial em efeitos devido apressão radiativa. Fomos capazes de preencher a lacuna entre o espalhamento por amostras de partculas localizadas e distribuições de densidade contínuas, tais como meios dielétricos. No âmbito dessa teoria, recentemente previmos a ocorrência de ressonâncias de Mie em nuvens atômicas. Atualmente, investigamos halos de recuoproduzidos em nuvens de condensados de Bose-Einstein por espalhamento de fotons individuais. Curiosamente, os halos parecem conter medidas diretas da distribuição do recuo fotônico dentro da nuvem, e eles são assimétricas em relação a dessintonia vermelha ou azul.No início de 2011, começamos no Instituto de Física de São Carlos a construção de um experimento com o objetivo de preparar nuvens de estrôncio ultrafrias. Em fevereiro de 2012, obtivemos o nosso primeiro sinal de uma nuvem de estrôncio (ainda com altas temperaturas de 100uK) confinada em uma armadilha magneto-óptica (azul). Uma segunda fase de armadilha magneto-óptica (vermelha) e resfriamento por evaporação nos permitirá atingir temperaturas mais baixas em torno de 100nK e produzir halos de recuo de fotons individuais. Um dos nossos objetivos e estudar a pressão da radiação coletiva e seu impacto sobre os halos. Queremos aprender, como, em vez de estar localizado em atomos individuais, o recuo se distribui sobre a nuvem. Ja podemosantecipar, que isso ira nos fornecer uma visão microscopica da controversia Abraham-Minkowski e uma explicação para a assimetria vermelho-azul.Os experimentos serão feitos por Michael Holynski, que solicita com essa proposta uma bolsa de pós-doutoramento da FAPESP. Ele e um jovem estudante em doutoramento muito motivado atualmente na Universidade de Birmingham, Reino Unido. Durante seus estudos de pos-graduação, ele foi treinado nos laboratorios de alto desempenhodo Prof. Kai Bongs. Com a sua estadia de pos-doutoramento em São Carlos esperamosestabelecer uma cooperação duravel entre nossa equipe e seu grupo de pesquisa anterior. Ambos os grupos, desta forma, mutuamente beneficiarão do conhecimento tecnologico e cientfico disponível no grupo parceiro. (AU)