Un approccio semiclassico e quantistico alle oscillazioni di Rabi

Questo lavoro di tesi si pone l’obiettivo di studiare il fenomeno delle oscillazioni di Rabi tramite un approccio semiclassico e uno quantistico. Tali oscillazioni si osservano quando luce e materia interagiscono fortemente, cioè quando sono vicine alla risonanza. Il primo metodo utilizzato per studiare questa interazione è quello proposto da I.I. Rabi: questo modello descrive la più semplice interazione luce-materia possibile, quella tra un atomo a due livelli e un’onda elettromagnetica monocromatica. Successivamente viene affrontato il problema considerando più correttamente un'elettrodinamica quantistica, seguendo il modello ideato da Jaynes e Cummings. Tale formulazione, particolarmente semplice da risolvere analiticamente, è un’approssimazione del modello di Rabi quantistico, valida nella maggior parte delle situazionisperimentali. Dopo l’introduzione delle due Hamiltoniane nei rispettivi modelli, viene derivata la dinamica del sistema: sia nel modello semiclassico che il quello quantistico emergono naturalmente delle oscillazioni di popolazione dei livelli energetici, le oscillazioni di Rabi. Inoltre, nel caso quantistico vengono prese in considerazione diverse condizioni iniziali del campo elettromagnetico. Infine si illustra l’apparato sperimentale e il funzionamento generale degli esperimenti condotti da S. Haroche, i quali si basano sulla possibilità di modificare lo stato di un certo tipo di atomi attraverso le oscillazioni di Rabi.