Polarización de la luz y transiciones en una Trampa Magneto Óptica

Después de leer esta pregunta , me di cuenta de que realmente no entendía cómo funciona una ITV en detalle. Siempre confiaba en la imagen simplista dada en los libros de texto que nunca abordan la polarización real de la luz: parecen no hacer ninguna diferencia entre$\sigma^{+}$/$\sigma^{-}$(que normalmente se refiere a transiciones atómicas) y la polarización de la luz.

Sabiendo que la polarización circular de los haces que está a lo largo del eje de las bobinas anti-Helmholtz (a partir de ahora me referiré a ese par de haces que se propagan en sentido contrario como los "haces en el eje") debe ser lo contrario de la polarización circular de los haces fuera del eje (si los haces en el eje son en el sentido de las agujas del reloj, los haces fuera del eje deben ser en el sentido contrario a las agujas del reloj), traté de averiguar cómo funcionaba realmente un MOT. Sin embargo, mi explicación parece estar en contradicción con la explicación habitual que se presenta en los libros de texto, por lo que me gustaría saber si me estoy equivocando en algo.

Aquí está mi comprensión de la ITV:

En primer lugar, un par de bobinas anti-Helmoltz genera un campo cuadripolar que se ve así (ese dibujo fue tomado de la conferencia Nobel de Bill Phillips):

Lo importante aquí es que el campo B en el eje apunta hacia afuera y el campo B fuera del eje (en el plano medio entre las bobinas) apunta hacia adentro (esto se puede revertir cambiando la dirección de la corriente).

Para el resto de la discusión, supongamos que así es como es el campo B (apuntando hacia afuera en el eje, hacia adentro fuera del eje).

Ahora necesitamos saber qué transiciones conducirán los diferentes láseres. Esto depende de la polarización de la luz, pero también de la orientación respectiva del vector k y del campo B (todas las polarizaciones están definidas desde el punto de vista del observador. Esta es la convención que tomaré para el resto de la discusión):

Todavía no estoy seguro acerca de este dibujo, así que avíseme si me equivoco.

Ahora veamos cómo funciona el reventado.

Primero, esto es lo que sucede en el eje:

Ambos haces de contrapropagación tienen la misma polarización (a medida que obtienes un$\pi$cambio de fase tras la reflexión en el espejo más otro$\pi$cambio de fase pasando dos veces por la placa de cuarto de onda).

punto a :

• El vector k del haz 1 y el campo B local apuntan en direcciones opuestas, y el haz 1 tiene una polarización en el sentido de las agujas del reloj. Esto significa que el haz 1 está impulsando un$\sigma^{-}$transición.

• El vector k del haz 2 y el campo B local apuntan en las mismas direcciones, y el haz 2 tiene una polarización en el sentido de las agujas del reloj. Esto significa que el haz 2 está impulsando un$\sigma^{+}$transición.

Gracias al cambio de Zeeman, esto significa que el haz 1 está más cerca de la resonancia con$m_{F}=-1$que el haz 2 está con$m_{F}=+1$. Como consecuencia, los átomos absorben más fotones del haz 1 que del haz 2 y, por lo tanto, tienden a moverse hacia el centro de la trampa.

punto b :

• El vector k del haz 2 y el campo B local apuntan en direcciones opuestas, y el haz 2 tiene una polarización en el sentido de las agujas del reloj. Esto significa que el haz 2 está impulsando un$\sigma^{-}$transición.

• El vector k del haz 1 y el campo B local apuntan en las mismas direcciones, y el haz 1 tiene una polarización en el sentido de las agujas del reloj. Esto significa que el haz 1 está impulsando un$\sigma^{+}$transición.

Nuevamente, los átomos son llevados hacia el centro de la trampa.

Ahora veamos qué sucede fuera del eje:

punto a :

• El vector k del haz 1 y el campo B local apuntan en las mismas direcciones, y el haz 1 tiene una polarización en sentido antihorario. Esto significa que el haz 1 está impulsando un$\sigma^{-}$transición.

• El vector k del haz 2 y el campo B local apuntan en direcciones opuestas, y el haz 2 tiene una polarización en sentido antihorario. Esto significa que el haz 2 está impulsando un$\sigma^{+}$transición.

punto b :

• El vector k del haz 2 y el campo B local apuntan en las mismas direcciones, y el haz 2 tiene una polarización en sentido antihorario. Esto significa que el haz 2 está impulsando un$\sigma^{-}$transición.

• El vector k del haz 1 y el campo B local apuntan en direcciones opuestas, y el haz 1 tiene una polarización en sentido antihorario. Esto significa que el haz 1 está impulsando un$\sigma^{+}$transición.

El problema que tengo es que esta explicación es la única explicación coherente que pude encontrar que también coincide con lo que hacen los experimentadores (es decir, tener la polarización de los haces en el eje opuesta a la de los haces fuera del eje), pero va en contra de los libros de texto (o al menos, no explican su razonamiento lo suficiente como para que yo pueda entender los detalles). Por ejemplo, la mayoría dice que, a un lado del centro del potencial de captura,$E_{m_{F}=+1}>E_{m_{F}=-1}$, mientras que del otro lado$E_{m_{F}=-1}>E_{m_{F}=+1}$, lo que contradice mi modelo. Sospecho que la mayoría de las diferencias entre mi modelo y el simplista presentado en los libros de texto surgen del hecho de que toman un eje de cuantización global, mientras que yo uso el campo B local como eje de cuantización local, pero no estoy lo suficientemente familiarizado con esto. tipo de problemas para estar seguro.

¿Hay algo mal con la explicación presentada arriba?

Si es necesario, puedo tomar algunos ejemplos de los libros de texto y señalar exactamente por qué me molestan, pero creo que esta pregunta ya es lo suficientemente larga.