¿Cómo explicar la larga vida útil de los átomos de Rydberg con la regla de oro de Fermi?

Question

¿Cómo explicar la larga vida útil de los átomos de Rydberg con la regla de oro de Fermi? Wikipedia dice que es debido en parte a wavefunction pequeño traslapo con orbitarios internos, pero ¿qué acerca de los exteriores?

Answer 1

Estos orbitales tienen muchos nodos orbitales ($n-1$ $n$ estando el número orbital del quántum que pueden ser algunos cientos). Así las funciones de onda radiales son rápidamente oscilantes, y aportaciones a la integral de superposición con el operador del dipolo tienden a cancelar.

Answer 2

De hecho, el elemento de la matriz entre un exterior de Rydberg estado a bajas Rydberg estado es mucho mayor que el elemento de la matriz entre el exterior de Rydberg estado y el estado del suelo. Sin embargo, las tasas de descomposición dependen también de la densidad de modos electromagnéticos, que depende de la frecuencia de la transición. En particular, la tasa de desintegración $\Gamma \sim \omega^3$, por lo que las transiciones de emisión de mayor frecuencia de los fotones recibir más de peso a partir de este plazo.

Uno nota es que las transiciones desde el exterior de los estados Rydberg a otros lugares de estados de Rydberg, para que la brecha de energía es pequeña, puede tener asociados los fotones en el infrarrojo que en realidad se puede mostrar en la radiación de cuerpo negro. De hecho, la radiación de cuerpo negro a la temperatura de la habitación puede estimular las transiciones entre los estados de Rydberg y puede ser el principal límite en Rydberg vida del estado, en lugar de emisión espontánea.

Para un gráfico que muestra espontánea de las tasas de emisión y la emisión estimulada tasas de n=30 Rydberg nivel de otros estados, véase la Figura 1 de https://arxiv.org/pdf/0810.0339.pdf.