Os átomos de Rydberg exibem uma interação notavelmente intensa com campos eletromagnéticos externos, conferindo-lhes um potencial significativo em várias aplicações na física quântica. Entre essas aplicações, podemos destacar o campo de sensores na detecção de campos eletromagnéticos (EM), pois seu elétron mais externo está fracamente ligado ao núcleo, tornando-os suscetíveis à influência de campos EM externos. Neste estudo, empregaremos a técnica de transparência eletromagnéticamente induzida (EIT) para investigar a interação entre átomos de Rydberg em uma célula de vapor à temperatura ambiente com campos de micro-ondas através do efeito Autler-Townes (AT). O objetivo é medir o mínimo campo de micro-ondas detetável utilizando as técnicas de campo auxiliar, de modulação de micro-ondas, de espectroscopia de polarização e suas combinações. asd t
Os átomos de Rydberg exibem uma interação notavelmente intensa com campos eletromagnéticos externos, conferindo-lhes um potencial significativo em várias aplicações na física quântica. Entre essas aplicações, podemos destacar o campo de sensores na detecção de campos eletromagnéticos (EM), pois seu elétron mais externo está fracamente ligado ao núcleo, tornando-os suscetíveis à influência de campos EM externos. Neste estudo, empregaremos a técnica de transparência eletromagnéticamente induzida (EIT) para investigar a interação entre átomos de Rydberg em uma célula de vapor à temperatura ambiente com campos de micro-ondas através do efeito Autler-Townes (AT). O objetivo é medir o mínimo campo de micro-ondas detetável utilizando as técnicas de campo auxiliar, de modulação de micro-ondas, de espectroscopia de polarização e suas combinações. asd t
Átomos de Rydberg são átomos altamente excitados que interagem de maneira excepcionalmente forte com campos elétricos e magnéticos externos, tornando-os ferramentas poderosas para diversas aplicações em física quântica. Neste trabalho, utilizando átomos de Rubídio em célula de vapor, exploramos as propriedades dos átomos de Rydberg, aliadas à técnica de transparência eletromagneticamente induzida (EIT), para investigar a interação entre esses átomos e campos de microondas. Estes estudos têm o potencial de aplicação no desenvolvimento de sensores altamente sensíveis para este espectro de radiação. Mostramos que o uso da técnica de espectroscopia por polarização (PS) permite estender a região de medida da amplitude de campo elétrico de microondas quando comparada com um espectro de EIT em Autler-Townes (EIT-AT). Acrescentando uma lente de microondas, triplicamos o campo dentro da célula e podemos, assim, realizar medidas de campos microondas aproximadamente 15 vezes menores do que medidas de EIT-AT simples. Ainda neste contexto de átomos de Rydberg em EIT interagindo com campos de microondas, realizamos também uma medição precisa da posição das séries dos estados P3/2 e F7/2 por meio das transições 5S½ - 5P3/2 - nD - (n + 2)P3/2 ou (n - 2)F7/2.
Neste trabalho estudamos algumas interações entre átomos de Rydberg em uma armadilha ótica de dipolo do tipo QUEST. Com esta armadilha obtemos uma amostra de 1,2 × 106 átomos de 85Rb no estado fundamental, à uma densidade de ∼ 1012 átomos/cm3 e temperatura média de 60 µK. Os átomos de Rydberg foram preparados utilizando uma transição de dois fótons a partir do estado fundamental 5S1/2, passando pelo estado intermediário 5P3/2 e em seguida para o estado de Rydberg desejado. Estudamos a interação entre pares de átomos, em diferentes níveis energéticos, através de duas técnicas diferentes. Na primeira, monitoramos os efeitos de transferência de população em estados nD oriundas de uma ressonância Förster. Estudamos a ressonância nD5/2 + nD5/2 → (n+2)P3/2 + (n2)F7/2 onde 37 ≤ n ≤ 47, em função da densidade da amostra atômica; e para o estado 37D5/2 manipulamos a mesma ressonância com a aplicação de um campo elétrico externo. Os resultados mostraram que este é um processo binário, evidenciado pela dependência quadrática da população no estado produto com relação ao estado excitado. Num outro experimento, estudamos a interação entre estados nS através do monitoramento, e controle, do efeito de bloqueio de excitação. Aqui mostramos que é possível controlar as interações interatômicas em uma amostra quasi-unidimensional de átomos de Rydberg variando a orientação de um campo elétrico externo. Mostramos que ao polarizar uma amostra de átomos no estado 50S1/2 com um campo, esta passa a interagir de modo semelhante ao de dipolos elétricos clássicos, onde a interação pode ser controlada com a variação da orientação dos dipolos atômicos. Tal interação pode, inclusive, ser cancelada quando os dipolos elétricos são alinhados em um ângulo de 54,7° com relação ao eixo internuclear.
Neste trabalho estudamos algumas interações entre átomos de Rydberg em uma armadilha ótica de dipolo do tipo QUEST. Com esta armadilha obtemos uma amostra de 1,2 × 106 átomos de 85Rb no estado fundamental, à uma densidade de ∼ 1012 átomos/cm3 e temperatura média de 60 µK. Os átomos de Rydberg foram preparados utilizando uma transição de dois fótons a partir do estado fundamental 5S1/2, passando pelo estado intermediário 5P3/2 e em seguida para o estado de Rydberg desejado. Estudamos a interação entre pares de átomos, em diferentes níveis energéticos, através de duas técnicas diferentes. Na primeira, monitoramos os efeitos de transferência de população em estados nD oriundas de uma ressonância Förster. Estudamos a ressonância nD5/2 + nD5/2 → (n+2)P3/2 + (n2)F7/2 onde 37 ≤ n ≤ 47, em função da densidade da amostra atômica; e para o estado 37D5/2 manipulamos a mesma ressonância com a aplicação de um campo elétrico externo. Os resultados mostraram que este é um processo binário, evidenciado pela dependência quadrática da população no estado produto com relação ao estado excitado. Num outro experimento, estudamos a interação entre estados nS através do monitoramento, e controle, do efeito de bloqueio de excitação. Aqui mostramos que é possível controlar as interações interatômicas em uma amostra quasi-unidimensional de átomos de Rydberg variando a orientação de um campo elétrico externo. Mostramos que ao polarizar uma amostra de átomos no estado 50S1/2 com um campo, esta passa a interagir de modo semelhante ao de dipolos elétricos clássicos, onde a interação pode ser controlada com a variação da orientação dos dipolos atômicos. Tal interação pode, inclusive, ser cancelada quando os dipolos elétricos são alinhados em um ângulo de 54,7° com relação ao eixo internuclear.
Os atomos de Rydberg sao particulas altamente excitadas, com numero quântico principal grande, n >~ 10. Essas particulas apresentam propriedades exageradas como: raio de orbita grande, crescendo com n^2 ; energia de ligacao fraca, decrescendo com 1/n^2 ; periodo de orbita longo, aumentando com n^3 . O estudo de sistemas quânticos realizado com atomos de Rydberg tem demonstrado grande relevância na descoberta de muitos fenomenos e diversas aplicacoes em areas da fisica, tais como optica quântica e informacao quântica. Neste trabalho, estudaremos as propriedades dos atomos de Rydberg que interagem com um campo eletromagnetico externo. Estudaremos o efeito de bloqueio de dipolo quando, pelo menos, dois atomos de Rydberg interagem entre si por meio do potencial de van der Waals forte.
Neste trabalho estudamos, experimental e teoricamente, as flutuações de campos eletromagnéticos após a interação com sistemas atómicos em configuração de dois níveis com degenerescências. Estes sistemas atómicos eram preparados em superposições coerentes de seus estados obtidas através dos fenômenos de Transparência e Absorção Eletromagneticamente Induzidas. O sistema físico foi considerado em dois modelos teóricos semiclássicos distintos: resposta atómica linear e difusão de fase. Estes modelos se baseiam no fato de que lasers de díodo possuem excesso de ruído na fase, que durante o processo de interação coerente com o sistema atómico é transferido ressonantemente para o ruído de intensidade. Em nossa análise, observamos resultados não triviais em relação aos sinais de ruído e correlação entre os campos medidos. Verificamos que, num vapor atómico, a largura Doppler associada à transição tem um papel fundamental na composição elo sinal ele ruído. Observamos que mesmo transições que, a priori, estariam não ressonante podem ter contribuição significativa para o sinal ele ruído. Os modelos teóricos desenvolvidos apresentaram um bom acordo qualitativo com parte dos dados experimentais e se mostraram uma ferramenta útil para a análise da influência dos efeitos coerentes nas flutuações elos campos, quando o laser possui excesso de ruído ele fase.
Nesta dissertação desenvolvemos um modelo teórico para estudar os efeitos coerentes da transparência eletromagneticamente induzida (EIT), que é baseada no aprisionamento coerente de população (CPT), e da absorção eletromagneticamente induzida (EIA), associada ao mecanismo da transferência espontânea de coerência dos estados excitados para os estados fundamentais, em vapor atômico. Consideramos um modelo semi-clássico, onde os átomos são tratados como um sistema de quatro níveis interagindo com dois campos ópticos (um campo forte e um fraco) em uma confi guração do tipo N. Obtivemos a solução analítica e numérica realizando uma análise detalhada da largura das ressonâncias de EIA e EIT em função da potência do campo forte para diferentes taxas de transferência espontânea da coerência, associada no modelo ao parâmetro B. Nossos resultados mostram que, quanto maior o valor de B menor o alargamento por potência das ressonâncias de EIT ou de EIA. No caso extremo, B = 1, observamos apenas a ressonância de EIA livre de alargamento por potência. Por outro lado, um maior alargamento ocorre quando temos B = 0, onde apenas o efeito de EIT é observado e nosso modelo é equivalente a um sistema do tipo A. Além disso, obtivemos os mesmos resultados analisando os espectros de fluorescência, mostrando que as ressonâncias estreitas observadas têm o mesmo comportamento que o espectro de absorção do campo fraco. Outro resultado bastante interessante obtido do nosso modelo, é que para alguns valores de B e da potência do campo forte não é possível identi car qualquer efeito coerente nos espectros de absorção e de fluorescência. Desta forma, determinamos uma curva de B em função da potência do campo forte mostrando quais condições devem ser satisfeitas para observar o sinal de EIT ou de EIA. Para avaliar as soluções analíticas obtidas através de métodos perturbativos, obtivemos a solução numérica do conjunto de equações obtendo um excelente acordo entre as soluções analíticas aproximadas e as soluções numéricas exatas. Uma das aplicações dos resultados obtidos neste trabalho é permitir a criação de novas técnicas de magnetometria de alta resolução, como também a construção de novas memórias atômicas baseadas em ressonâncias do tipo EIA.