On-Demand Reconstruction of the Waveform of a Mössbauer Gamma-Ray Photon by Means of Delayed Acoustically Induced Transparency

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A method has been proposed to reconstruct at arbitrary time the spectral–temporal characteristics of a
14.4-keV single-photon wave packet that is emitted by a 57Co source and is resonantly absorbed in the
medium of 57Fe nuclei. The method is based on the frequency separation of the field emitted by the source
and resonance nuclear polarization induced by this field by means of delayed acoustically induced transparency
of the absorber, which appears after the activation of oscillations of the absorber at the corresponding
frequency and amplitude. The proposed method has been compared to the known quantum-optical memory
methods and methods of nuclear polarization control in the gamma range. Experimental conditions have
been proposed to implement the method. It has been shown that this method allows the implementation of
the time-resolved Mössbauer spectroscopy of various media.

About the authors

I. R. Khayrulin

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: khairulinir@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, 603950 Russia

E. V. Radionychev

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: khairulinir@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, 603950 Russia

References

  1. A. Kasapi, M. Jain, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 74, 2447 (1995).
  2. L. V. Hau, S. E. Harris, Z. Dutton, and C. H. Behroozi, Nature 397, 594 (1999).
  3. D. Budker, D. Kimball, S. Rochester, and V. Yashchuk, Phys. Rev. Lett. 83, 1767 (1999).
  4. M. M. Kash, V. A. Sautenkov, A. S. Zibrov, L. Hollberg, G. R. Welch, M. D. Lukin, Y. Rostovtsev, E. S. Fry, and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 82, 5229 (1999).
  5. A. V. Turukhin, V. S. Sudarshanam, M. S. Shahriar, J. A. Musser, B. S. Ham, and P. R. Hemmer, Phys. Rev. Lett. 88, 023602 (2002).
  6. M. S. Bigelow, N. N. Lepeshkin, and R. W. Boyd, Phys. Rev. Lett. 90, 113903 (2003).
  7. M. S. Bigelow, N. N. Lepeshkin, and R. W. Boyd, Science 301, 200 (2003).
  8. A. H. Safavi-Naeini, T. P. Mayer Alegre, J. Chan, M. Eichen eld, M. Winger, Q. Lin, J. T. Hill, D. E. Chang, and O. Painter, Nature 472, 69 (2011).
  9. H. Xionga and Y. Wu, Appl. Phys. Rev. 5, 031305 (2018).
  10. E. Saglamyurek, T. Hrushevskyi, A. Rastogi, K. Heshami, and L. J. LeBlanc, Nat. Photonics 12, 774 (2018).
  11. A. Rastogi, E. Saglamyurek, T. Hrushevskyi, S. Hubele, and L. J. LeBlanc, Phys. Rev. A 100, 012314 (2019).
  12. M. F. Yanik, W. Suh, Zh. Wang, and Sh. Fan, Phys. Rev. Lett. 93, 233903 (2004).
  13. Y. Okawachi, M. A. Foster, J. E. Sharping, A. L. Gaeta, Q. Xu, and M. Lipson, Opt. Express 14, 2317 (2006).
  14. T. Wang, Y.-Q. Hu, Ch.-G. Du, and G.-L. Long, Opt. Express 27, 7344 (2019).
  15. R. Y. M. Manjappa, Y. K. Srivastava, and R. Singh, Appl. Phys. Lett. 111, 021101 (2017).
  16. Zh. Zhao, H. Zhao, R. T. Ako, J. Zhang, H. Zhao, and Sh. Sriram, Opt. Express 27, 26459 (2019).
  17. O. Kocharovskaya and Ya. I. Khanin, Sov. Phys. JETP. 63, 945 (1986).
  18. K. J. Boller, A. I˙mamoˇglu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
  19. A. I. Lvovsky, B. C. Sanders, and W. Tittel, Nat. Photonics 3, 706 (2009).
  20. M. Afzelius, N. Gisin, and H. de Riedmatten, Phys. Today 68(12), 42 (2015).
  21. T. Chaneli'ere, D. N. Matsukevich, S. D. Jenkins, S.-Y. Lan, T. A. B. Kennedy, and A. Kuzmich, Nature 438, 833 (2005).
  22. J. J. Longdell, E. Fraval, M. J. Sellars, and N. B. Manson, Phys. Rev. Lett. 95, 63601 (2005).
  23. K. F. Reim, J. Nunn, V. O. Lorenz, B. J. Sussman, K. C. Lee, N. K. Langford, D. Jaksch, and I. A. Walmsley, Nat. Photonics 4, 218 (2010).
  24. K. F. Reim, P. Michelberger, K. C. Lee, J. Nunn, N. K. Langford, and I. A. Walmsley, Phys. Rev. Lett. 107, 053603 (2011).
  25. K. Reim, J. Nunn, X.-M. Jin, P. Michelberger, T. Champion, D. England, K. Lee, W. Kolthammer, N. Langford, and I. Walmsley, Phys. Rev. Lett. 108, 263602 (2012).
  26. M. Afzelius, C. Simon, H. de Riedmatten, and N. Gisin, Phys. Rev. A 79, 052329 (2009).
  27. C. Clausen, I. Usmani, F. Bussieres, N. Sangouard, M. Afzelius, H. de Riedmatten, and N. Gisin, Nature 469, 508 (2011).
  28. E. Saglamyurek, N. Sinclair, J. Jin, J. Slater, D. Oblak, F. Bussieres, M. George, R. Ricken, W. Sohler, and W. Tittel, Phys. Rev. Lett. 108, 083602 (2012).
  29. M. K. Kim and R. Kachru, Opt. Lett. 14, 423 (1989).
  30. D. L. McAuslan, P. M. Ledingham, W. R. Naylor, S. E. Beavan, M. P. Hedges, M. J. Sellars, and J. J. Longdell, Phys. Rev. A 84, 022309 (2011).
  31. V. Damon, M. Bonarota, A. Louchet-Chauvet, T. Chaneliere, and J.-L. Le Gouet, New J. Phys. 13, 093031 (2011).
  32. S. A. Moiseev and S. Kroll, Phys. Rev. Lett. 87, 173601 (2001).
  33. G. Hetet, M. Hosseini, B. M. Sparkes, D. Oblak, P. K. Lam, and B. C. Buchler, Opt. Lett. 33, 2323 (2008).
  34. G. Hetet, J. J. Longdell, A. L. Alexander, P. K. Lam, and M. J. Sellars, Phys. Rev. Lett. 100, 23601 (2008).
  35. G. Hetet, M. Hosseini, B. M. Sparkes, D. Oblak, P. K. Lam, and B. C. Buchler, Opt. Lett. 33, 2323 (2008).
  36. F. Vagizov, V. Antonov, Y. V. Radeonychev, R. N. Shakhmuratov, and O. Kocharovskaya, Nature 508, 80 (2014).
  37. I. R. Khairulin, Y. V. Radeonychev, and O. Kocharovskaya, Sci. Rep. 12, 20270 (2022).
  38. R. Coussement, Y. Rostovtsev, J. Odeurs, G. Neyens, H. Muramatsu, S. Gheysen, R. Callens, K. Vyvey, G. Kozyre, P. Mandel, R. Shakhmuratov, and O. Kocharovskaya, Phys. Rev. Lett. 89, 107601 (2002).
  39. R. N. Shakhmuratov, F. G. Vagizov, J. Odeurs, M. O. Scully, and O. Kocharovskaya, Phys. Rev. A 80, 063805 (2009).
  40. K. P. Heeg, J. Haber, D. Schumacher, L. Bocklage, H.-C. Wille, K. S. Schulze, R. Loetzsch, I. Uschmann, G. G. Paulus, R.Ru¨ er, R. Rohlsberger, and J. Evers, Phys. Rev. Lett. 114, 203601 (2015).
  41. Y. V. Radeonychev, I. R. Khairulin, and F. G. Vagizov, Phys. Rev. Lett. 124, 163602 (2020).
  42. Y. V. Radeonychev, I. R. Khairulin, and O. Kocharovskaya, JETP Lett. 114(12), 729 (2021).
  43. P. Helisto, I. Tittonen, M. Lippmaa, and T. Katila, Phys. Rev. Lett. 66, 2037 (1991).
  44. I. Tittonen, M. Lippmaa, P. Helisto, and T. Katila, Phys. Rev. B 47, 7840 (1993).
  45. R. N. Shakhmuratov, F. G. Vagizov, and O. Kocharovskaya, Phys. Rev. A 84, 043820 (2011).
  46. R. N. Shakhmuratov, F. G. Vagizov, and O. Kocharovskaya, Phys. Rev. A 87, 013807 (2013).
  47. Yu. V. Shvyd'ko, T. Hertrich, U. van Bu¨rck, E. Gerdau, O. Leupold, J. Metge, H. D.Ruter, S. Schwendy, G. V. Smirnov, W. Potzel, and P. Schindelmann, Phys. Rev. Lett. 77, 3232 (1996).
  48. G. V. Smirnov, U. van Burck, J. Arthur, S. L. Popov, A. Q. R. Baron, A. I. Chumakov, S. L.Ruby, W. Potzel, and G. S. Brown, Phys. Rev. Lett. 77, 183 (1996).
  49. G. V. Smirnov and W. Potzel, Hyper ne Interact. 123/124, 633 (1999).
  50. R. N. Shakhmuratov, F. G. Vagizov, V. A. Antonov, Y. V. Radeonychev, M. O. Scully, and O. Kocharovskaya, Phys. Rev. A 92, 023836 (2015).
  51. X. Zhang, W.-T. Liao, A. Kalachev, R. N. Shakhmuratov, M. O. Scully, and O. Kocharovskaya, Phys. Rev. Lett. 123, 250504 (2019).
  52. V. A. Antonov, Y. V. Radeonychev, and O. Kocharovskaya, Phys. Rev. A 92, 023841 (2015).
  53. I. R. Khairulin, V. A. Antonov, Y. V. Radeonychev, and O. Kocharovskaya, Phys. Rev. A 98, 043860 (2018).
  54. I. R. Khairulin, Y. V. Radeonychev, V. A. Antonov, and O. Kocharovskaya, Sci. Rep. 11, 7930 (2021).
  55. G. V. Smirnov, Hyper ne Interact. 123-124, 31 (1999).
  56. M¨ossbauer Spectroscopy, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2013); DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-32220-4.
  57. Supplemental Material at http://link.aps.org/supplemental/10.1103/PhysRevLett.124.163602.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».