自发辐射的动力学

激发态原子通过发射光子发生自发衰变是自然界和实验室中最常见且最基本的物理过程之一。该衰变在时间上是随机的，具有恒定的概率密度，这可从实验观察到的指数规律中推断出来。尽管该过程很简单，但在量子力学中，衰变本身被视为一条不再进一步分析或解释的自然规律。然而，探究其随机性的原因以及衰变前后原子的动力学是合理的。孤立原子的衰变过程通常被假定为瞬时的，即所谓的量子跃迁。特定的实验装置可以将从激发态到基态的跃迁持续时间延长至有限时间。这通常归因于探测器的量子反作用。量子光学的发展极大地丰富了详细研究该过程的可能性，并获得了新的启发性见解，但该问题仍然成立且其答案依然难以捉摸。本文在一个近期模型引入的新视角下分析自发衰变，该模型在一个能够描述测量动力学和自发衰变动力学的形式体系中完善了标准量子力学。我们将其与更具唯象性的理论，即开放系统量子力学和随机波函数模型进行了比较。在新模型中，激发态原子的随机光子发射由真空涨落触发。我们建议如何重新分析已在许多实验室中实现的三类实验，以揭示这些涨落的存在及其效应。