Sprawą zajmował się zespół, na czele którego stanął Dominik Schneble. Co ciekawe, Dicke uznał, iż prawdopodobieństwo znalezienia wzbudzonego atomu spadało w przypadku wspomnianego scenariusza do połowy. Autor badań sprzed 70 lat przekonywał, że taki układ może występować w formie dwóch równoczesnych scenariuszy. W pierwszym występuje tzw. superradiancja, podczas gdy w drugim – subradiancja. Przy założeniu, iż oba atomy są początkowo wzbudzone, rozpad będzie miał charakter superradiacyjny.
Czytaj też: Wciąż trudno uwierzyć w ten sukces. Naukowcy ujawnili kształt fotonu
Nowy rozdział eksperymentów w tej sprawie został opisany szerzej na łamach Nature Physics. Autorzy tych badań zidentyfikowali nieznany wcześniej szereg warunków przewidzianych dla układu kooperacyjnych zjawisk radiacyjnych. To z kolei pozwoliło na identyfikację efektów kwantowego świata, które przez cały ten czas pozostawały słabo poznane.
Warto w tym kontekście wyjaśnić, czym są tzw. emisje spontaniczne, ponieważ odgrywają one ważną rolę w prowadzonych eksperymentach. W ramach owego zjawiska wzbudzony atom spada do stanu o niższej energii i spontanicznie emituje kwant promieniowania elektromagnetycznego. Taka emisja ma formę pojedynczego fotonu. W stanie wzbudzonym rozpad przekłada się na emisję fotonu, a prawdopodobieństwo znalezienia atomu w jego stanie wzbudzonym spada wykładniczo wraz z upływem czasu.
Ostatnie badania z zakresu optyki kwantowej stanowią pokłosie teorii autorstwa R. H. Dicke’a z 1954 roku. Naukowcy zwrócili uwagę na tzw. emisje kolektywne
Korzystając z atomów schłodzonych do skrajnie niskich temperatur w formie jednowymiarowej geometrii sieci optycznej autorzy nowych badań analizowali tablice syntetycznych emiterów kwantowych podlegających rozpadowi. W takich okolicznościach dochodzi do emisji fal materii atomowej. W przypadku konwencjonalnych procesów emisje mają postać fotonów poruszających się z prędkością światła.
W toku badań poświęconych emiterom zawierającym słabo i silnie oddziałujące fazy wielociałowe wzbudzeń zespół Schneble’a zidentyfikował kierunkową emisję kolektywną. Poza tym opisane zostało wzajemne oddziaływanie między retardacją a dynamiką subradiancyjną i superradiancyjną. W przypadku tej pierwszej autorzy badań mieli możliwość manipulacji na skalę, o jakiej mogli do tej pory jedynie pomarzyć. Ostatecznie byli w stanie bardzo dokładnie identyfikować ukryte promieniowanie, co jest ich zdaniem pierwszym takim sukcesem dokonanym w ten konkretny sposób.
Czytaj też: Autostrada z jonów pobiła wszelkie rekordy. Dzieje się na niej coś niezwykłego
Co istotne, naukowcy mają też rozwiązania matematyczne dla scenariusza, w którym występują dwa emitery z maksymalnie dwoma wzbudzeniami i dowolnym sprzężeniem próżniowym. W długofalowej perspektywie powinno to umożliwić identyfikację kolejnych zachowań z zakresu zbiorowego rozpadu atomów. A wszystko to dzięki teoretycznym rozważaniom zapoczątkowanym w połowie ubiegłego stulecia.