Atomic collisions mediated by photons

Este trabalho visa o estudo de colisões atômicas mediadas por fótons. Devido à presença da luz ressonante consideramos em nosso sistema os processos de excitação e decaimento atômicos. Em particular, o decaimento atômico tem sua importância no estudo das armadilhas magneto-ópticas, pois este decaimento poder ser um dos fatores que limita a permanência dos átomos confinados neste tipo de armadilha. Apresentaremos uma formulação inédita para a resolução numérica das equações de populações e coerências que descrevem o processo colisional para um par atômico de átomos de dois níveis. Nesta formulação, não utilizamos aproximação, com isso foi possível também, neste trabalho, checarmos a validade da teoria semi-clássica, uma vez que esta é elaborada por um método aproximativo. Comparando nossa formulação, ao qual batizamos de formalismo quântico, com o formalismo semi-clássico, verificamos que a validade deste último restringe-se quando atribuímos determinados valores para o momentum e largura do pacote de ondas, associado à partícula reduzida. Baseado nas redes-ópticas, apresentaremos também um modelo de experimento que possibilite a preparação de um estado inicial para dois átomos colidentes na presença de um feixe laser de prova. Um outro estudo consiste em verificarmos a existência de um potencial efetivo que possibilite descrever o mesmo resultado, assintoticamente, utilizando os formalismos quântico e o Liouvilliano clássicoWe study atomic collisions mediated by photons. Due to the presence of remnant light, we consider atomic decay and excitation processes. In particular, the atomic decay is important to the study of magneto-optical traps, because this process is one of the factors limiting the time of atomic confinement in these devices. We present a new formulation to solve numerically the equations describing the populations and coherences involved in the collision process of a pair of two-level atoms. This is a numerically exact approach; hence we have been able to check the semi-classical results. We verify that the validity of this approximation is restricted to certain ranges of momentum and wave-packet width, both associated with the reduced particle. Based on current optical-lattice technology, we also present a thought experiment in which it is possible to prepare an initial state of the two colliding atoms in the presence of a probe laser beam. Another study concerns the verification of the existent of an effective potential which gives the correct asymptotic quantum collision output in a classical Liouvillian framewor