Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Journal de physique

Interprétation quantique des diverses résonances observées lors de la diffusion de photons optiques et de radiofréquence par un atome

Claude N. Cohen-Tannoudji, S. Haroche

Published Jan 1, 1969• 110 citations
Publisher

Abstract

On présente une théorie quantique de divers types de résonances apparaissant sur la lumière diffusée par un atome interagissant avec un champ de radiofréquence (cas des expériences de pompage optique longitudinal et transversal). On associe à tout processus de diffusion de photons optiques et de radiofréquence un diagramme de Feynman comportant éventuellement un ou plusieurs états intermédiaires résonnants. On montre que certaines résonances sont dues à l'interférence entre deux diagrammes. Une resommation des diagrammes aux différents ordres permet de rendre compte des élargissements et déplacements radiatifs des résonances.

DOI
10.1051/jphys:01969003001012500

Related papers

Étude théorique de diverses résonances observables en champ nul sur des atomes « habillés » par des photons de radiofréquence

J. Dupont-Roc

On présente une théorie de diverses résonances observables en champ nul sur des atomes pompés optiquement et soumis à l'action d'un ou plusieurs champs de RF (résonances paramétriques). L'intérêt expérimental de ces résonances a été souligné dans une publication antérieure, notamment en ce qui concerne la mesure des 3 composantes d'un champ magnétique statique très faible (de l'ordre de 10-9 gauss). On montre ici que le formalisme de l'atome «habillé» permet de simplifier considérablement le calcul de divers signaux observables expérimentalement, en particulier lorsque le champ statique a une direction quelconque par rapport au champ RF ; ou qu'on applique 2 champs de RF (au lieu d'un).

Journal de physique•Jan 1, 1971•38 citations

Absorption et diffusion de photons optiques par un atome en interaction avec des photons de radiofréquence

Claude N. Cohen-Tannoudji, S. Haroche

Diverses résonances étudiées dans un précédent article sont réinterprétées en utilisant le concept d'atome « habillé » par des photons de radiofréquence. On montre que ces résonances sont étroitement liées aux croisements et anticroisements qui apparaissent dans le diagramme d'énergie de cet atome « habillé ». Ce point de vue suggère l'étude d'effets nouveaux. Le facteur de Landé de l'atome « habillé » peut, dans certains cas, différer considérablement de celui de l'atome « nu » et parfois même s'annuler. Ceci modifie de façon importante le spectre d'absorption de l'atome « habillé » en champ faible et l'effet de dépolarisation magnétique.

Journal de physique•Jan 1, 1969•162 citations

Cohérence temporelle de la lumière diffusée par un large nuage d'atomes froids : de la relation de Siegert à la génération d'état non-classique

Martial Morisse

Dans ce manuscrit, les cohérences temporelles d'ordre 1 et 2 de la lumière diffusée par un large nuage d'atomes refroidis à une température de l'ordre de la centaine de micro-Kelvin sont étudiées. Pour cela, un nuage d'atomes de rubidium est illuminé par une sonde optique résonante et la lumière diffusée est collectée dans différentes configurations. En l'absence de champ additif cohérent et pour un grand nombre de diffuseur indépendants, ces cohérences sont liées par la relation de Siegert : g(2)(τ ) = 1 + |g(1)(τ )|². Signature de la nature gaussienne des fluctuations du champ électrique, cette relation est observée dans différents régimes de saturation en variant l'intensité de la sonde incidente. La transition entre le régime « classique », où l'indépendance est assurée par le mouvement thermique des émetteurs, et le régime « quantique », où l'aléa est inhérent au processus de diffusion incohérent -l'émission spontanée- a ainsi pu être observée. Cette transition, matérialisée par une diminution du temps de cohérence, est quantitativement en bon accord avec un modèle théorique simplifié incluant uniquement les diffusions cohérente et incohérente et l'élargissement Doppler en diffusion simple. Pour une largeur Doppler assez faible - et donc des atomes assez froids-, la courbe de l'évolution du temps de cohérence en fonction du paramètre de saturation présente deux plateaux distincts, correspondants aux régimes de saturation faible et fort. Enfin, la possibilité d'observer sur cette expérience du dégroupement photonique (antibunching en anglais) dans la lumière diffusée est étudiée. L'adaptation d'un modèle théorique unidimensionnel à notre nuage tridimensionnel ainsi qu'une configuration atomique spatiale asymétrique réduisant la diffusion multiple incohérente sont ainsi présentées.

•Jan 15, 2025•0 citations

Diverses résonances de croisement de niveaux sur des atomes pompés optiquement en champ nul. I. Théorie

Claude N. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, S. Haroche +1 more

La lumière absorbée par une vapeur atomique soumise à un pompage optique transversal varie de manière résonnante lorsqu'on balaie le champ magnétique statique au voisinage du point de croisement en champ nul des sous-niveaux Zeeman de l'état fondamental (effet Hanle). Des résonances analogues apparaissent lorsqu'on effectue le pompage optique transversal de la vapeur atomique dans un champ modulé en amplitude (résonances paramétriques). La très grande finesse des raies ainsi observées sur les atomes alcalins les rend très intéressantes pour la détection et la mesure des champs magnétiques très faibles. On discute les propriétés de ces deux types de résonances et on met en évidence les avantages qu'il y a à utiliser les résonances paramétriques.

Revue de Physique Appliquée•Jan 1, 1970•144 citations

Élargissement et déplacement des raies de résonance magnétique causés par une excitation optique

J.P. Barrat, Claude N. Cohen-Tannoudji

L'effet global des processus d'absorption et d'émission de photons de résonance optique sur l'état fondamental d'un ensemble d'atomes est étudié à partir d'équations d'évolution établies précédemment. On met ces équations sous une forme plus simple grâce à une « approximation séculaire», toujours valable dans les cas pratiques. On tient compte également de l'effet éventuel d'un champ de radiofréquence. Certains résultats sont établis, tels que : la description du pompage optique comme un processus de relaxation dans l'état fondamental ; la possibilité d'une conservation partielle de la cohérence au cours du cycle de pompage ; la prévision de certains déplacements des raies de résonance magnétique sous l'influence de l'excitation optique ; l'expression des signaux de détection optique à partir des éléments de la matrice densité dans l'état fondamental.

Journal de physique•Jan 1, 1961•97 citations

Interprétation quantique de la modulation de fréquence

Nicole Polonsky, Claude N. Cohen-Tannoudji

On étudie le mouvement d'un dipôle magnétique dont on module la fréquence de Larmor en le plaçant dans un champ magnétique H0 + H1 cos ωt, modulé en amplitude. Le champ de radiofréquence H1 cos ωt est traité quantiquement. On montre que l'apparition de fréquences latérales dans le mouvement du dipôle est due à des absorptions et réémissions virtuelles de photons de radiofréquence par le système atomique. Ceci permet d'interpréter certaines caractéristiques de nouvelles résonances magnétiques observées récemment dans des expériences de pompage optique transversal.

Journal de physique•Jan 1, 1965•65 citations
On présente une théorie quantique de divers types de résonances apparaissant sur la lumière diffusée par un atome interagissant avec un champ de radiofréquence (cas des expériences de pompage optique longitudinal et transversal). On associe à tout processus de diffusion de photons optiques et de radiofréquence un diagramme de Feynman comportant éventuellement un ou plusieurs états intermédiaires résonnants. On montre que certaines résonances sont dues à l'interférence entre deux diagrammes. Une resommation des diagrammes aux différents ordres permet de rendre compte des élargissements et déplacements radiatifs des résonances.
On présente une théorie de diverses résonances observables en champ nul sur des atomes pompés optiquement et soumis à l'action d'un ou plusieurs champs de RF (résonances paramétriques). L'intérêt expérimental de ces résonances a été souligné dans une publication antérieure, notamment en ce qui concerne la mesure des 3 composantes d'un champ magnétique statique très faible (de l'ordre de 10-9 gauss). On montre ici que le formalisme de l'atome «habillé» permet de simplifier considérablement le calcul de divers signaux observables expérimentalement, en particulier lorsque le champ statique a une direction quelconque par rapport au champ RF ; ou qu'on applique 2 champs de RF (au lieu d'un).
Diverses résonances étudiées dans un précédent article sont réinterprétées en utilisant le concept d'atome « habillé » par des photons de radiofréquence. On montre que ces résonances sont étroitement liées aux croisements et anticroisements qui apparaissent dans le diagramme d'énergie de cet atome « habillé ». Ce point de vue suggère l'étude d'effets nouveaux. Le facteur de Landé de l'atome « habillé » peut, dans certains cas, différer considérablement de celui de l'atome « nu » et parfois même s'annuler. Ceci modifie de façon importante le spectre d'absorption de l'atome « habillé » en champ faible et l'effet de dépolarisation magnétique.
Dans ce manuscrit, les cohérences temporelles d'ordre 1 et 2 de la lumière diffusée par un large nuage d'atomes refroidis à une température de l'ordre de la centaine de micro-Kelvin sont étudiées. Pour cela, un nuage d'atomes de rubidium est illuminé par une sonde optique résonante et la lumière diffusée est collectée dans différentes configurations. En l'absence de champ additif cohérent et pour un grand nombre de diffuseur indépendants, ces cohérences sont liées par la relation de Siegert : g(2)(τ ) = 1 + |g(1)(τ )|². Signature de la nature gaussienne des fluctuations du champ électrique, cette relation est observée dans différents régimes de saturation en variant l'intensité de la sonde incidente. La transition entre le régime « classique », où l'indépendance est assurée par le mouvement thermique des émetteurs, et le régime « quantique », où l'aléa est inhérent au processus de diffusion incohérent -l'émission spontanée- a ainsi pu être observée. Cette transition, matérialisée par une diminution du temps de cohérence, est quantitativement en bon accord avec un modèle théorique simplifié incluant uniquement les diffusions cohérente et incohérente et l'élargissement Doppler en diffusion simple. Pour une largeur Doppler assez faible - et donc des atomes assez froids-, la courbe de l'évolution du temps de cohérence en fonction du paramètre de saturation présente deux plateaux distincts, correspondants aux régimes de saturation faible et fort. Enfin, la possibilité d'observer sur cette expérience du dégroupement photonique (antibunching en anglais) dans la lumière diffusée est étudiée. L'adaptation d'un modèle théorique unidimensionnel à notre nuage tridimensionnel ainsi qu'une configuration atomique spatiale asymétrique réduisant la diffusion multiple incohérente sont ainsi présentées.
La lumière absorbée par une vapeur atomique soumise à un pompage optique transversal varie de manière résonnante lorsqu'on balaie le champ magnétique statique au voisinage du point de croisement en champ nul des sous-niveaux Zeeman de l'état fondamental (effet Hanle). Des résonances analogues apparaissent lorsqu'on effectue le pompage optique transversal de la vapeur atomique dans un champ modulé en amplitude (résonances paramétriques). La très grande finesse des raies ainsi observées sur les atomes alcalins les rend très intéressantes pour la détection et la mesure des champs magnétiques très faibles. On discute les propriétés de ces deux types de résonances et on met en évidence les avantages qu'il y a à utiliser les résonances paramétriques.
L'effet global des processus d'absorption et d'émission de photons de résonance optique sur l'état fondamental d'un ensemble d'atomes est étudié à partir d'équations d'évolution établies précédemment. On met ces équations sous une forme plus simple grâce à une « approximation séculaire», toujours valable dans les cas pratiques. On tient compte également de l'effet éventuel d'un champ de radiofréquence. Certains résultats sont établis, tels que : la description du pompage optique comme un processus de relaxation dans l'état fondamental ; la possibilité d'une conservation partielle de la cohérence au cours du cycle de pompage ; la prévision de certains déplacements des raies de résonance magnétique sous l'influence de l'excitation optique ; l'expression des signaux de détection optique à partir des éléments de la matrice densité dans l'état fondamental.
On étudie le mouvement d'un dipôle magnétique dont on module la fréquence de Larmor en le plaçant dans un champ magnétique H0 + H1 cos ωt, modulé en amplitude. Le champ de radiofréquence H1 cos ωt est traité quantiquement. On montre que l'apparition de fréquences latérales dans le mouvement du dipôle est due à des absorptions et réémissions virtuelles de photons de radiofréquence par le système atomique. Ceci permet d'interpréter certaines caractéristiques de nouvelles résonances magnétiques observées récemment dans des expériences de pompage optique transversal.