Émission spontanée

[invitea774bcd7]

Salut à tous

Imaginons (comme les théoriciens savent si bien le faire ) un atome tout seul dans l'univers.
Si cet atome a le malheur d'absorber un photon qui passe dans le coin et de se retrouver dans un état électroniquement excité, cet état aura toujours une durée de vie finie car il aura au moins la possibilité de se désexciter par émission spontanée.

Est-il correct de dire :
– L'origine de l'émission spontanée est le couplage de cet atome avec l'état vide, au sens de la QED. En conséquence de quoi, cet effet nécessite la seconde quantification et serait absent en MQ « traditionnelle » ?

C'est vrai ?

Merci d'avance pour vos réponses
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[Gwyddon]

Est-il correct de dire :
– L'origine de l'émission spontanée est le couplage de cet atome avec l'état vide, au sens de la QED. En conséquence de quoi, cet effet nécessite la seconde quantification et serait absent en MQ « traditionnelle » ?

C'est vrai ?

Merci d'avance pour vos réponses

Tout à fait, c'est le couplage atome/vide qui est responsable de l'émission spontanée

[invitea774bcd7]

Cool…
Et cette interaction atome/vide est « cachée » dans le coefficient d'Einstein A21 ?
Dans ce coefficient, il y a la force d'oscillateur entre l'état du haut et celui du bas.
Mais nul part un « élément de matrice de couplage » entre l'état électronique excité et l'état vide

[gatsu]

Cool…
Et cette interaction atome/vide est « cachée » dans le coefficient d'Einstein A21 ?
Dans ce coefficient, il y a la force d'oscillateur entre l'état du haut et celui du bas.
Mais nul part un « élément de matrice de couplage » entre l'état électronique excité et l'état vide

Oui cette intéraction QED est cachée dans le coefficient d'Einstein A21 pour deux raions au moins :
La première c'est que le vide de photons ne peut être défini que dans le cadre de la seconde quantification (en théorie classique on dirait que le champ électrique est identiquement nul), et de la même façon les fluctuations de l'observable champ électrique n'existent que dans une théorie quantique du champ électromagnétique. C'est avec ces fluctuations quantiques en gros, que l'atome intéragit et il se désexcite alors par "emission stimulée par une fluctuation du vide".

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea774bcd7]

Merci de ta réponse
En QED, il existe donc une expression pour cette interaction entre un état électronique et l'état vide ? (vous voyez où je veux en venir : je voudrais « l'équivalent d'une force d'oscillateur » entre l'état et un état électronique… J'imagine c'est un diagramme de Feynman particulier…)

[gatsu]

Merci de ta réponse
En QED, il existe donc une expression pour cette interaction entre un état électronique et l'état vide ? (vous voyez où je veux en venir : je voudrais « l'équivalent d'une force d'oscillateur » entre l'état et un état électronique… J'imagine c'est un diagramme de Feynman particulier…)

Je ne suis pas sûr qu'il existe un diagramme de Feynman pour une intéraction atome-photon en tout cas il ne doit pas être super simple. Il me semble que les diagrammes de feynman sont plutot réservés aux collisions de particules élémentaires.
Par contre le calcul existe bel et bien dans un modèle de physique atomique couplé à une théorie quantique de l'électromagnétisme.

[invitea774bcd7]

Merci pour vos réponses, en tout cas

Par contre le calcul existe bel et bien dans un modèle de physique atomique couplé à une théorie quantique de l'électromagnétisme.

Un lien vers ce genre de calcul m'intéresserait… J'aimerais entrevoir pourquoi chaque état excité a des durées de vie différentes. Tous ces états doivent interagir de manière différente avec le vide…

Dernière question : y a-t-il des règles de sélections pour l'émission spontanée. Pour les transitions dipolaires électriques, on déduit les règles de sélection grâce à la symétrie de l'opérateur
Mais là, y a pas d'opérateur induisant la transition

[gatsu]

Merci pour vos réponses, en tout cas



Un lien vers ce genre de calcul m'intéresserait… J'aimerais entrevoir pourquoi chaque état excité a des durées de vie différentes. Tous ces états doivent interagir de manière différente avec le vide…

Dernière question : y a-t-il des règles de sélections pour l'émission spontanée. Pour les transitions dipolaires électriques, on déduit les règles de sélection grâce à la symétrie de l'opérateur
Mais là, y a pas d'opérateur induisant la transition

Il y a également des règles de sélections puisque l'effet est, comme j'ai dit précédemment, une émisson stimulée par fluctuation quantique du champ électrique, donc les règles de séléction découlant de l'émission stimulée sont vraies également pour l'émission spontanée.
Il se trouve que c'est justement ce que je suis en train d'essayer d'étudier pendant les vacances....et je suis censé voir la partie calcul "tout quantique" pour intércation atome/rayonnement aujourd'hui ou demain donc si personne ne te donne d'exemple d'ici là ba je pourrais t'en filer un .

Sinon j'aurais bien un pdf à te passer mais il veut pas passer en pièce jointe.