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| A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 3. Física Atômica e Molecular | ||
| SUPERDIFUSÃO DE FÓTONS EM VAPORES ATÔMICOS | ||
| Thadeu Oliveira Formiga 1 (fisicothadeu@yahoo.com.br), Thierry M. Passerat de Silans 1, Diogenes Reyes Ardila 1, Vladyr Yuri S. L. Cavalcanti 1, Martine Chevrollier 1 e Marcos Oriá 1 | ||
| (1. Laboratório de Física Atômica e Lasers, Depto. de Física, Universidade Federal da Paraiba - UFPB) | ||
| INTRODUÇÃO:
Ao iluminar-se parte de uma célula contendo um vapor atômico com radiação laser, pode-se observar uma importante fluorescência em regiões do volume do vapor não iluminadas pela radiação. Tal fenômeno ocorre devido ao fato de que alguns fótons, re-emitidos pelos átomos diretamente excitados pelo laser, são absorvidos por outros átomos do vapor atômico fora da região iluminada pelo laser. Esse fenômeno é importante em processos tão distintos quanto a emissão de radiação por estrelas e o desenvolvimento tecnológico de lâmpadas incandescentes e desta forma o estudo do perfil de fluorescência do vapor átomo tem importantes conseqüências tecnológicas. Nos últimos anos diversos aspectos do fenômeno de aprisionamento de radiação têm sido estudados como, por exemplo, o uso de propriedades de retro-espalhamento da luz para o desenvolvimento de lasers aleatórios. No sentido de aprimorar o entendimento do aprisionamento da radiação em um vapor atômico estudamos a diferença de comportamento na difusão do fóton entre um vapor atômico frio (alguns μK) e um vapor atômico quente (temperatura ambiente ou superior). |
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| METODOLOGIA:
Usamos simulações do tipo Monte-Carlo para estudar os diferentes comportamentos da difusão de fótons em vapores atômicos para diferentes temperaturas. Mais especificamente analisamos o comportamento assintótico da distribuição estatística da probabilidade de o fóton emitido por um determinado átomo percorrer uma determinada distância antes de ser re-absorvido. Consideramos o caso em que o perfil espectral de emissão não está correlacionado com a freqüência absorvida, ou seja, o caso em que há redistribuição total de freqüências. A simulação de Monte Carlo consiste no sorteio da freqüência e direção do fóton emitido e no acompanhamento da trajetória do fóton até o evento de absorção. As simulações são feitas considerando-se apenas as informações dos perfis de emissão e de absorção dos fótons da uma distribuição aleatória dos átomos do vapor para uma determinada densidade atômica. Neste trabalho as simulações foram realizadas para dois perfis espectrais diferentes: um perfil Lorentziano, para um vapor atômico frio, e perfil Doppler, para um vapor atômico à temperatura ambiente. |
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| RESULTADOS:
Obtivemos que a distribuição de probabilidades para as distâncias percorridas pelo fóton entre dois processos de espalhamento sucessivos tem comportamentos diferentes para vapores frios ou quentes, podendo o comportamento assintótico ser descrito por uma lei de potencias, porém com expoentes diferentes para os dois casos. Encontramos ainda que o decaimento da probabilidade do átomo percorrer grandes distancias é tal que a difusão de fótons se dá por processos de vôo de Levy, ou seja, o fóton pode percorrer, entre dois eventos de espalhamento, distâncias muito grandes de modo que a variância estatística das distancias percorridas seja infinita. Para o vapor atômico frio, em particular, a probabilidade de percorrer distanciais grandes é suficientemente significativa para que a média das distâncias percorridas seja infinita. A simulação de Monte Carlo permitiu também re-obter resultados advindos de modelos estatísticos teóricos, comprovando sua validade. |
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| CONCLUSÕES:
Esses resultados deverão ser utilizados na verificação dos modelos através da comparação com resultados experimentais ora em andamento no laboratório. |
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| Instituição de fomento: CNPq e FINEP | ||
| Trabalho de Iniciação Científica | ||
| Palavras-chave: difusão de fótons; vapor atômico; vôo de Levy. | ||
| Anais da 57ª Reunião Anual da SBPC - Fortaleza, CE - Julho/2005 |