Acoustically Induced Transparancy for Gamma-Ray Photons and Some of Its' Applications

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

In this paper, we consider the effect of the emergence of transparency of a resonantly absorbing medium for electromagnetic radiation due to the excitation of piston-like acoustic oscillations of the medium along the direction of radiation propagation – acoustically induced transparency. The physical mechanism and basic conditions for the implementation of the effect are discussed, as well as its application to reduce the propagation velocity of gamma-ray photons and on-demand recovery of an arbitrary part of a single-photon wave packet resonantly absorbed in the medium.

About the authors

I. R. Khairulin

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: khairulinir@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

E. V. Radeonychev

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: radion@appl.sci-nnov.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

References

  1. McCall S.L., Hahn E.L. Self-Induced Transparency by Pulsed Coherent Light // Phys. Rev. Lett. 1967. V. 18 (21). P. 908–911.
  2. Kocharovskaya O., Khanin Ya.I. Population trapping and coherent bleaching of a three-level medium by a periodic train of ultrashort pulses // Sov. Phys. JETP. 1986. V. 63 (5). P. 945–950.
  3. Boller K.J., İmamoğlu A., Harris S.E. Observation of electromagnetically induced transparency // Phys. Rev. Lett. 1991. V. 66 (20). P. 2593–2596.
  4. Kocharovskaya O., Radeonychev Y.V. Spontaneous emission from the ground atomic state due to its crossing with the dynamic Stark level // Foundations of Physics. 1998. V. 28 (4). P. 561–584.
  5. Saglamyurek E., Hrushevskyi T., Rastogi A., Heshami K., LeBlanc L.J. Coherent storage and manipulation of broadband photons via dynamically controlled Autler–Townes splitting // Nature Photonics. 2018. V. 12. P. 774–782.
  6. Litvak A.G., Tokman M.D. Electromagnetically Induced Transparency in Ensembles of Classical Oscillators // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88 (9). 095003(4).
  7. Coussement R., Rostovtsev Y., Odeurs J., Neyens G., Muramatsu H., Gheysen S., Callens R., Vyvey K., Kozyreff G., Mandel P., Shakhmuratov R., Kocharovskaya O. Controlling Absorption of Gamma Radiation via Nuclear Level Anticrossing // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89 (10). 107601(4).
  8. Totsuka K., Kobayashi N., Tomita M. Slow light in coupled-resonator-induced transparency // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 98 (21). 213904(4).
  9. Zhang S., Genov D., Wang Y., Liu M., Zang X. Plasmon-induced transparency in metamaterials // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 101 (4). 047401(4).
  10. Weis S., Rivière R., Delèglise S., Gavartin E., Arcizet O., Schliesser A., Kippenberg T.J. Optomechanically Induced Transparency // Science. 2010. V. 330 (6010). P. 1520–1523.
  11. Röhlsberger R., Wille H.-C., Schlage K., Sahoo B. Electromagnetically induced transparency with resonant nuclei in a cavity // Nature. 2012. V. 482. P. 199–203.
  12. Hau L.V., Harris S.E., Dutton Z., Behroozi C.H. Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas // Nature. 1999. V. 397. P. 594–598.
  13. Kash M.M., Sautenkov V.A., Zibrov A.S., Hollberg L., Welch G.R., Lukin M.D., Rostovtsev Y. , Fry E.S., Scully M.O. Ultraslow group velocity and enhanced nonlinear optical effects in a coherently driven hot atomic gas // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 82 (26). P. 5229–5232.
  14. Turukhin A.V., Sudarshanam V.S., Shahriar M.S., Musser J.A., Ham B.S., Hemmer P.R. Observation of ultraslow and stored light pulses in a solid // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88 (2). 023602(4).
  15. Kocharovskaya O., Rostovtsev Y., Scully M.O. Stopping Light via Hot Atoms // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 86 (4). P. 628–931.
  16. Radeonychev Y.V., Tokman M.D., Litvak A.G., Kocharovskaya O. Acoustically induced transparency in optically dense resonance medium // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96 (9). 093602(4).
  17. Radeonychev Y.V., Khairulin I.R., Vagizov F.G., Scully M., Kocharovskaya O. Observation of Acoustically Induced Transparency for γ-Ray Photons // Phys. Rev. Lett. 2020. V. 124 (16). 163602(7).
  18. Radeonychev Y.V., Khairulin I.R., Kocharovskaya O. On the Possibility of Propagation of Gamma-Ray Photons at a Velocity Less Than 6 m/s at Room Temperature by Means of Acoustically Induced Transparency // JETP Letters. 2021. V. 114 (12). P. 729–736.
  19. Khairulin I.R., Radeonychev Y.V., Kocharovskaya O. Slowing down x-ray photons in a vibrating recoilless resonant absorber // Scientific Reports. 2022. V. 12. P. 20270(19).
  20. Vagizov F., Antonov V., Radeonychev Y.V., Shakhmuratov R.N., Kocharovskaya O. Coherent Control of the Waveforms of Recoilless γ-Photons // Nature. 2014. V. 508 (7494). P. 80–83.
  21. Shakhmuratov R.N., Vagizov F.G., Antonov V.A., Radeonychev Y.V., Scully M.O., Kocharovskaya O. Transformation of a single-photon field into bunches of pulses // Phys. Rev. A. 2015. V. 92 (2). 023836(15).
  22. Khairulin I.R., Antonov V.A., Radeonychev Y.V., Kocharovskaya O. Ultimate capabilities for compression of the waveform of a recoilless γ-ray photon into a pulse sequence in an optically deep vibrating resonant absorber // Phys. Rev. A. 2018. V. 98 (4). 043860(15).
  23. Potapkin V., Chumakov A.I., Smirnov G.V., Celse J-Ph., Ruffer R., McCammon C., Dubrovinsky L. A 57Fe synchrotron Mössbauer source at the ESRF // J. Synchrotron Radiation. 2012. V. 19 (4). P. 559–569.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».