Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Chaos in het Dicke-model verklaard

NTVN 85-06

Het juninummer is uit

Metabiomaterialen

In het artikel 'Metabiomaterialen: van strikjes tot zeepfilms en origami' vertellen Sebastien Callens en Amir Zadpoor over hun onderzoek naar metabiomaterialen. Dit zijn metamaterialen die specifiek ontworpen zijn voor biomedische doeleinden, zoals voor het vervangen van ziek of defect weefsel. Foto: Marieke de Lorijn

Vorige Volgende

Artikel

Chaos in het Dicke-model verklaard

Gepubliceerd: 1 februari 2018 13:00

Wat is het verband tussen quantumoptica en chaostheorie? In ons onderzoek bestuderen we de theorie achter het ontstaan van quantumchaos in een veelgebruikt quantumoptisch model dat is ontwikkeld door Dicke. We laten zien dat dit verschijnsel verklaard kan worden door te kijken naar een uitgebreider en inzichtelijker model, dat voor bepaalde parameterwaarden vereenvoudigt tot het Dicke-model. Hiermee ontkrachten we een eerdere theorie die hetzelfde verschijnsel probeert te verklaren en leggen we een verband met recente bevindingen uit het onderzoek naar chaostheorie.

Auteurs: Wouter Buijsman, Vladimir Gritsev en Rudolf Sprik.

Het Dicke-model
Het centrale onderwerp in ons onderzoek is het Dicke-model [1]. Dit model, in 1954 geïntroduceerd, beschrijft de interactie tussen een staande lichtgolf en een gas van atomen (zie figuur 1 voor een schematische weergave). De staande lichtgolf wordt tot stand gebracht in een optische trilholte, gevormd door twee tegenover elkaar geplaatste spiegels. Als de golflengte zodanig is dat er een geheel aantal halve golven tussen de spiegels past, dan ontstaat er een staande golf. Binnen de trilholte bevindt zich een gas van atomen, gemodelleerd als een kern en een elektron dat zich uitsluitend óf in de grondtoestand óf in de eerste aangeslagen toestand kan bevinden. De atomen bevinden zich in een gebied dat klein is ten opzichte van de golflengte van het licht, zodat de intensiteit van de golf voor ieder atoom gelijk is. Met dit simpele model is het mogelijk om experimentele waarnemingen, bijvoorbeeld aan het gedrag van lasers, kwalitatief te beschrijven.

Lees het volledige artikel in het februarinummer van het NTvN.