Estudio de
efectos magnetoópticos en gases y efecto Hanle.Efecto Hanle: El efecto Hanle es un fenómeno cuantico que consiste
en la modificación de la polarización atómica, y por consiguiente de la
polarización de la luz observada, por la acción de un campo magnético débil que
se ejerce sobre un átomo o molécula. La presencia del campo rompe parcialmente
la degeneración de los subniveles de energía de el átomo a estudiar. Esto se refleja en la
despolarización de la luz que emite el sistema atómico subsecuentemente a la
excitación de este por un haz de luz con frecuencia hv,
tal que coincida con un estado excitado del sistema.
Figura 1. representación esquemática del efecto Hanle
El análisis de la
polarización de la luz dispersada en líneas espectrales abre por tanto la
posibilidad de estudiar tales campos magnéticos o, viceversa, dado un campo
magnético conocido, determinar los tiempos de vida de estados
excitado de un sistema cuánticos. La técnica no se limita a aplicaciones
en gases. Recientemente se ha aplicado con éxito en la caracterización de
tiempos de vida de excitones, pozos cuanticos ( quantum dots).
Objetivos del proyecto: Se plantea estudiar la variación de propiedades
ópticas en medios gaseosos, bajo la influencia de un campo magnético variable.
En particular se plantea estudiar el cambio en las propiedades de polarización
de la luz, producida por fluorescencia en el átomo, como función del campo
magnético. Este cambio en la polarización debido al campo magnético
proporciona una técnica precisa que sirve para medir un número importante de
variables cuánticas y espectroscópicas tales como la decoherencia
de niveles magneticos degenerados, la determinación
del tiempo de vida de estados excitados y la interferencia de estados cuánticos
cercanos entre sí. ;En este proyecto particular se plantea el estudio
de propiedades espectroscópicas y medición de tiempos de vida medios de estados
altamente excitados y en el continuo (autoionizantes)
que han sido poco estudiados. La escasez de estudios de estos niveles obedece
al hecho de que las fuentes de luz láser no producen fotones con la energía que
se requiere para excitar estos niveles.
¿Como se espera medir los estados excitados?:
Para medir tiempos de vida de estados
excitados se plantea un esquema de bombeo secuencial, en el que primero se
excitaría al átomo bajo estudio a un estado meta estable, usando un cañon de electrones,para después excitarlo al estado final utilizando la fuente de luz
láser. El análisis del estado de polarización de la fluorescencia emitida
subsecuentemente a la excitación, proporcionará información directa sobre el
tiempo de vida de estados ligados e incluso en el continuo.
¿Por qué es nuevo este enfoque? Este esquema combina
la pureza espectral de fuentes láser con la facilidad de excitar niveles de
energía relativamente altos usando fuentes de electrones de energía variable.
Aunque existe una gran variedad de estudios de este tipo en regiones de baja
energía, poco o casi nada se ha llevado a cabo en niveles mas energéticos en
donde, incidentalmente, ocurre un gran námero de fenómenos interesantes.Se planea utilizar
láseres de luz
continua (CW) y pulsados con los que se cuenta en el laboratorio de colisiones
así como una fuente de electrones que se esta acondicionando para tal efecto.
El sistema experimental se rodeará de bobinas de Helmholtz que permitirán
minimizar el campo magnético alrededor de la celda de gas, y se empleará un
sistema de campo magnético confinado, que permitirá producir un campo magnético
confinado alrededor de la celda de gas y a la vez permitirá operar la fuente de
electrones en un rango amplio de energías.
El proyecto
contempla:
1.- Utilizar un láser de Ti:Sapphire
de onda continua en el estudio de efecto Hanle continuo y un Nd: YAG acoplado a
un láser de tinte para los estudios pulsados.
2.- Realizar estudios de fluorescencia en una celda de
gas, usando un monocromador calibrado.
3.- Estudios y manipulación de la polarizacián de la
fluorescencia inducida, determinando los parámetros de Stokes
4.- Diseño, ensamble y acoplamiento de una fuente de
electrones monoenergeticos, para realizar estudios de
excitación secuencial electrón, fotón, y estudiar la polarización de los
estados excitados.
5.- Se realizarán cálculos sencillos utilizando matriz de densidad
de la depolarización de átomos
y/o moléculas debida a la presencia de campos magnéticos estáticos.