17.1.3. Спонтанное излучение атома
Рассмотрим квантовую систему
в виде двухуровневого атома, взаимодействующего с электромагнитным полем, которое находится первоначально в вакуумном состоянии и которое следует рассматривать как резервуар
Два энергетических собственных состояния атома
образуют базис. Основными динамическими переменными являются атомные понижающий и повышающий операторы
а так же оператор возбуждения
Они имеют следующие матричные элементы (ср. разд. 15.1)
и начальные средние значения
Для более позднего момента времени
получаем из (17.1.12), после отождествления
что
Однако из обсуждения, сделанного в разд. 15.5, мы уже знаем
что
и сравнение выражений (17.1.19) и (17.1.20) позволяет установить четыре элемента функции Грина
Воспользуемся теперь этими результатами для вычисления двухвременнбй атомной корреляционной функции
из теоремы регрессии. Если предположение о факторизации справедливо, то из (17.1.6), полагая
получим
и, с учетом формулы (17.1.21),
Этот результат согласуется с результатом, полученным в разд. 15.5. Необходимо отметить, что хотя, строго говоря, атом и электромагнитное поле взаимодействуют в момент времени тем не менее, состояние поля слабо изменяется атомом, в том смысле, что почти все моды остаются незаполненными. Пока наш интерес сосредоточен на атоме, а не на излученном фотоне, мы можем считать, что состояние поля почти не отличается от вакуумного.