Влияние плотности фотонных состояний на сдвиг Лэмба в плазме
https://doi.org/10.29235/1561-8323-2022-66-5-495-500
Аннотация
Исследовано возможное влияние пониженной плотности фотонных состояний в плазме на сдвиг Лэмба и установлено, что вследствие значительного вклада в сдвиг Лэмба высокоэнергетических виртуальных фотонов даже при концентрациях электронов порядка 1022 см–3 относительное изменение сдвига Лэмба в плазме в сравнении с вакуумом не превышает 1 %. Такое поведение сдвига Лэмба в плазме обусловлено асимптотическим приближением свойств плазмы к свойствам вакуума при неограниченном увеличении частоты фотонов.
Об авторах
Д. В. Новицкий
Институт физики имени Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси
Беларусь
Беларусь
Новицкий Денис Викторович – канд. физ.-мат. наук,
заведующий центром.
пр. Независимости, 68, 220072, Минск, Республика Беларусь
С. В. Гапоненко
Институт физики имени Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси
Беларусь
Беларусь
Гапоненко Сергей Васильевич – академик, д-р физ.- мат. наук, гл. науч. сотрудник
пр. Независимости, 68, 220072, Минск
Список литературы
1. Kirchain, R. A roadmap for nanophotonics / R. Kirchain, L. Kimerling // Nature Photonics. – 2007. – Vol. 1, N 6. – P. 303–305. https://doi.org/10.1038/nphoton.2007.84
2. Gaponenko, S. V. Applied Nanophotonics / S. V. Gaponenko, H. V. Demir. – Cambridge: Cambridge University Press, 2018. – 450 p. https://doi.org/10.1017/9781316535868
3. Lakowicz, J. R. Radiative decay engineering: biophysical and biomedical applications // Analytical Biochemistry. – 2001. – Vol. 298, N 1. – P. 1–24. https://doi.org/10.1006/abio.2001.5377
4. Controlling light localization and light–matter interactions with nanoplasmonics / V. Giannini [et al.] // Small. – 2010. – Vol. 6, N 22. – P. 2498–2507. https://doi.org/10.1002/smll.201001044
5. Xin, H. Nanoplasmonic optical antennas for life sciences and medicine / H. Xin, B. Namgung, L. P. Lee // Nature Reviews Materials. – 2018. – Vol. 3, N 8. – P. 228–243. https://doi.org/10.1038/s41578-018-0033-8
6. Bharadwaj, P. Optical antennas / P. Bharadwaj, B. Deutsch, L. Novotny // Advances in Optics and Photonics. – 2009. – Vol. 1, N 3. – P. 438–483. https://doi.org/10.1364/aop.1.000438
7. Nanoscale design of the local density of optical states / S. Mignuzzi [et al.] // Nano Letters. – 2019. – Vol. 19, N 3. – P. 1613–1617. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b04515
8. Purcell, E. M. Spontaneous emission probabilities at radio frequencies / E. M. Purcell // Phys. Rev. – 1946. – Vol. 69. – P. 681.
9. Cavity quantum electrodynamics / H. Walther [et al.] // Rep. Progr. Phys. – 2006. – Vol. 69, N 5. – P. 1325–1382. https:// doi.org/10.1088/0034-4885/69/5/r02
10. Periodic nanostructures for photonics / K. Busch [et al.] // Phys. Rep. – 2007. – Vol. 444, N 3–6. – P. 101–202. https:// doi.org/10.1016/j.physrep.2007.02.011
11. Engineering photonic density of states using metamaterials / Z. Jacob [et al.] // Applied Phys. B. – 2010. – Vol. 100, N 1. – P. 215–218. https://doi.org/10.1007/s00340-010-4096-5
12. Lamb Jr., W. E. Fine structure of the hydrogen atom by a microwave method / W. E. Lamb Jr., R. C. Retherford // Phys. Rev. – 1947 – Vol. 72, N 3. – P. 241–243. https://doi.org/10.1103/physrev.72.241
13. Narozhny, N. B. Dynamical Lamb effect versus dynamical Casimir effect / N. B. Narozhny, A. M. Fedotov, Yu. E. Lozovik // Phys. Rev. A. – 2001. – Vol. 64, N 5. – Art. 053807. https://doi.org/10.1103/physreva.64.053807
14. Spontaneous radiation and Lamb shift in three-dimensional photonic crystals / S. Y. Zhu [et al.] // Phys. Rev. Lett. – 2000. – Vol. 84, N 10. – P. 2136–2139. https://doi.org/10.1103/physrevlett.84.2136
15. Wang, X. H. Giant Lamb shift in photonic crystals / X. H. Wang, Y. S. Kivshar, B. Y. Gu // Phys. Rev. Lett. – 2004. – Vol. 93, N 7. – Art. 073901. https://doi.org/10.1103/physrevlett.93.073901
16. Li, Z. Y. Optical photonic band gaps and the Lamb shift / Z. Y. Li, Y. Xia // Phys. Rev. B. – 2001. – Vol. 63, N 12. – Art. 121305(R). https://doi.org/10.1103/physrevb.63.121305
17. Purcell effect and Lamb shift as interference phenomena / M. V. Rybin [et al.] // Scientific Rep. – 2016. – Vol. 6, N 1. – P. 1–9. https://doi.org/10.1038/srep20599
18. Bethe, H. A. The electromagnetic shift of energy levels / H. A. Bethe // Phys. Rev. – 1947. – Vol. 72, N 4. – P. 339–341. https://doi.org/10.1103/physrev.72.339
19. Gaponenko, S. V. Introduction to Nanophotonics / S. V. Gaponenko. – Cambridge: Cambridge University Press, 2010. – 465 p. https://doi.org/10.1017/cbo9780511750502
20. Zhukovsky, S. V. Constraints on transmission, dispersion, and density of states in dielectric multilayers and stepwise potential barriers with an arbitrary layer arrangement / S. V. Zhukovsky, S. V. Gaponenko // Phys. Rev. E. – 2008. – Vol. 77, N 4. – Art. 046602. https://doi.org/10.1103/physreve.77.046602
21. Gaponenko, S. V. Density of states effects on emission and scattering of photons in plasmas [Electronic resource] / S. V. Gaponenko, D. V. Guzatov, D. V. Novitsky // arXiv preprint. – 2021. – Mode of access: https://arxiv.org/abs/2110.10539
22. Barnett, S. M. Spontaneous emission in absorbing dielectric media / S. M. Barnett, B. Huttner, R. Loudon // Phys. Rev. Lett. – 1992. – Vol. 68, N 25. – P. 3698–3701. https://doi.org/10.1103/physrevlett.68.3698
23. Matloob, R. Quantum-electrodynamic level shifts in an absorbing medium / R. Matloob // Phys. Rev. A. – 2000. – Vol. 61, N 6. – Art. 062103. https://doi.org/10.1103/physreva.61.062103
Рецензия
Просмотров: 331
Послать статью по эл. почте 