MỤC LỤC
Trong phần trên, khi trình bày về sự lượng tử hóa trường, chúng ta đã đưa ra trạng thái lượng tử Φn → Φn = n , chúng là các trạng thái riêng của Hamiltonian của trường và đồng thời đó là các trạng thái riêng của toán tử số pho ton. Các trạng thái này của trường được gọi là các trạng thái có số pho ton xác định hay còn được gọi một cách ngắn gọn là các trạng thái Fock của trường. Chính vì vậy, các trạng thái n - pho ton không phải là các trạng thái thích hợp dùng để diễn tả trường kết hợp mang một thông tin nào đó về pha và có giá trị trung bình khác không.
Trong thực tế, việc tạo ra những trạng thái này là rất khó thực hiện, thông thường được xem là các trạng thái lý tưởng. Trong trạng thái có số pho ton xác định, chúng ta thấy rằng, các giá trị trung bình của trường trong trạng thái n bằng 0. Thực ra ở đây, khi lấy trung bình của các toán tử trường trong trạng thái có năng lượng xác định, chúng ta đã lấy trung bình về pha.
Trong lúc đó số hạt ở một trạng thái và pha ở trạng thái đó lại tuân theo hệ thức bất định. Như vậy, sở dĩ có sự mâu thuẫn như ở trên là do chúng ta đã lấy trung bình về pha, trong lúc pha lại bất định.
Nghĩa là nếu số hạt đã xác định thì pha của trường ứng với trạng thái đó phải bất định. Chúng ta thấy rằng, trạng thái kết hợp có α=0 cũng là trạng thái Fock với. Chúng ta thấy rằng ở đây α có thể giải thích như là biên độ của trường còn ϕ như là pha ban đầu của trường.
Giá trị trung bình của trường, trong trạng thái kết hợp, phải có biên độ và pha xác định, tương tự như trường cổ điển. Cũng cần phải nhớ lại rằng, chúng ta nói về giá trị trung bình, còn trường là lượng tử, khác với trường cổ điển ở chỗ là nó gây nên các thăng giáng lượng tử. Ta thấy rằng tính bất định của trường điện trong trạng thái kết hợp không phụ thuộc vào biên độ của trường.
Ở trên ta đã biết là tính bất định này bằng đúng thăng giáng lượng tử của chân không. Với ý nghĩa đó, chúng ta có thể giải thích trạng thái kết hợp như là trạng thái cổ điển có biên độ phức α với các thăng giáng bổ sung của chân không. Vì giá trị trung bình bằng nˆ =α2 , nên chúng ta thấy rằng, trạng thái kết hợp có α = 0 cũng là trạng thái Fock với n = 0, tức là trạng thái chân không điện từ, là trạng thái có năng lượng thấp nhất của dao tử điều hoà.
Do tính không trực giao của nó nên ban đầu ta không xem chúng như là các trạng thái cơ sở trong việc mô tả các trạng thái lượng tử của trường. Tuy nhiên, mặc dù có tính không trực giao, nhưng các trạng thái kết hợp vẫn được xem là các trạng thái cơ sở để mô tả trường.
Điều này có nghĩa trạng thái kết hợp là trạng thái có độ bất định cực tiểu (hệ thức bất định có dấu bằng). Như vậy đối với trạng thái kết hợp, độ bất định của cả hai thành phần vuông góc của cầu phương của trường là như nhau và không phụ thuộc vào biên độ và pha. Ở trên ta đã biết độ bất định này đúng bằng thăng giáng lượng tử của chân không.
Với ý nghĩa đó, chúng ta có thể giải thích được trạng thái kết hợp như là trạng thái cổ điển có biên độ phức α với các thăng giáng bổ sung của chân không.
Tại nơi có vị trí gần như xác định thì phải giả thiết là pha của trường là hoàn toàn bất định. Chúng ta nhận thấy rằng thậm chí nếu n=0, tức là đối với chân không điện từ, giá trị trung bình của bình phương của cường độ trường là khác 0. Vì giá trị trung bình của trường bằng 0 nên từ biểu thức (1.74) ta tính được độ lệch toàn phương trung bình (tức là thăng giáng của trường) trong trạng thái n-pho ton.
Mặc dù giá trị trung bình cuả trường bằng 0 nhưng trường vẫn gây nên các thăng giáng lượng tử. Từ những sự giải thích và lập luận ở trên, chúng ta thấy có một sự khác biệt khá quan trọng so với những quan niệm cổ điển. Khi nói đến chân không, theo quan điểm cổ điển, đó là một vùng không gian trống rỗng không có bất kỳ một đại lượng nào trong đó và do vậy cũng chẳng có cái gì để có sự thăng giáng cả.
Trong chương 2, chúng ta sẽ xét ảnh hưởng của chân không điện từ lên tương tác của trường với hệ lượng tử. Nội dung cơ bản của chương này là trình bày sự lượng tử hoá trường điện từ và các trạng thái lượng tử của nó. Trong số các trạng thái lượng tử của trường, chúng ta quan tâm đến hai loại trạng thái cơ bản nhất đó là trạng thái có số hạt xác định và trạng thái kết hợp.
Tuy nhiên, chính vì đây là loại trạng thái lý tưởng còn trong thực tế việc tạo nên được loại trạng thái này là hết sức khó khăn, đòi hỏi phải có những thiết bị và những công đoạn hết sức phức tạp, không đơn giản. Chính vì vậy, đây là loại trạng thái mà các nghiên cứu trong lĩnh vực quang học lượng tử thường đề cập. Đối với trạng thái chân không của trường điện từ, nếu xem xét trong khuôn khổ trường cổ điển thì chân không điện từ là một trạng thái hoàn toàn trống rỗng, trong đó không có bất kỳ một đối tượng nào và do đó không có một năng lượng nào cả.
Với việc xem xét trong khuôn khổ trường đã được lượng tử hoá thì trạng thái chân không điện từ không phải là một trạng thái hoàn toán trống rỗng. Chính vì trạng thái đó có năng lượng nên tất nhiên có khả năng ảnh hưởng lên quá trình thay đổi theo thời gian của các thông số của hệ lượng tử khi hệ đó tồn tại trong không gian chân không điện từ. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THĂNG GIÁNG CHÂN KHÔNG ĐIỆN TỪ TRONG TƯƠNG TÁC CỦA NGUYÊN TỬ VỚI TRƯỜNG ĐÃ ĐƯỢC.