En física , la superradiancia son los efectos de mejora de la radiación en varios contextos, incluida la mecánica cuántica , la astrofísica y la relatividad .
A falta de un término mejor, un gas que irradia fuertemente debido a la coherencia se llamará "superradiante".
En óptica cuántica , la superradiancia es un fenómeno que ocurre cuando un grupo de emisores de N , como los átomos excitados, interactúan con un campo de luz común. Si la longitud de onda de la luz es mucho mayor que la separación de los emisores, los emisores interactúan con la luz de forma colectiva y coherente. [2] Esto hace que el grupo emita luz como un pulso de alta intensidad (con una frecuencia proporcional a N 2 ). Este es un resultado sorprendente, drásticamente diferente de la desintegración exponencial esperada (con una tasa proporcional a N ) de un grupo de átomos independientes (ver emisión espontánea). Superradiancia desde entonces ha sido demostrada en una amplia variedad de sistemas físicos y químicos, tales como puntos cuánticos arrays [3] y J-agregados . [4] Este efecto se ha utilizado para producir un láser superradiante .
La superradiancia rotacional [5] está asociada con la aceleración o el movimiento de un cuerpo cercano (que suministra la energía y el impulso para el efecto). A veces también se describe como la consecuencia de un diferencial de campo "efectivo" alrededor del cuerpo (por ejemplo, el efecto de las fuerzas de las mareas ). Esto permite que un cuerpo con una concentración de momento angular o lineal se mueva hacia un estado de menor energía, incluso cuando no existe un mecanismo clásico obvio para que esto suceda. En este sentido, el efecto tiene algunas similitudes con el túnel cuántico (por ejemplo, la tendencia de ondas y partículas a "encontrar una forma" de explotar la existencia de un potencial energético, a pesar de la ausencia de un mecanismo clásico obvio para que esto suceda).
Donde una descripción clásica de una esfera ingrávida aislada giratoria en el vacío tenderá a decir que la esfera continuará girando indefinidamente, debido a la falta de efectos de fricción o cualquier otra forma de acoplamiento obvio con su entorno suave y vacío, bajo la mecánica cuántica el La región de vacío circundante no es del todo suave, y el campo de la esfera puede acoplarse con fluctuaciones cuánticas y acelerarlas para producir radiación real. Los frentes de ondas virtuales hipotéticos con trayectorias apropiadas alrededor del cuerpo se estimulan y amplifican en frentes de ondas físicos reales mediante el proceso de acoplamiento. Las descripciones a veces se refieren a estas fluctuaciones que "hacen cosquillas" en el campo para producir el efecto.
En estudios teóricos de agujeros negros, el efecto también se describe a veces como la consecuencia de las fuerzas de marea gravitacionales alrededor de un cuerpo fuertemente gravitante que separa pares de partículas virtuales que de otra manera se aniquilarían mutuamente rápidamente, para producir una población de partículas reales en la región fuera de la región. horizonte.