論文の概要: A characterization and detection method for x-ray excitation of
M\"ossbauer nuclei beyond the low-excitation regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.07644v1
- Date: Tue, 15 Aug 2023 08:47:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-16 13:29:27.989116
- Title: A characterization and detection method for x-ray excitation of
M\"ossbauer nuclei beyond the low-excitation regime
- Title（参考訳）: 低励起状態を超えたM\"ossbauer核のX線励起特性と検出法
- Authors: Lukas Wolff and J\"org Evers
- Abstract要約: X線自由電子レーザーはパルス当たりの核共鳴光子の数が大幅に増加することを約束する。
2つの観測値の比が LER 内で一定であることを示す。
我々は、ほぼ瞬時的なインパルスと時間的に拡張された非インパルス的X線励起の両方のために、様々な実験的シグネチャを開発する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Up to now, experiments involving M\"ossbauer nuclei have been restricted to
the low-excitation regime. The reason for this is the narrow spectral line
width of the nuclei. This defining feature enables M\"ossbauer spectroscopy
with remarkable resolution and convenient control and measurements in the time
domain, but at the same time implies that only a tiny part of the photons
delivered by accelerator-based x-ray sources with orders-of-magnitude larger
pulse bandwidth are resonant with the nuclei. X-ray free-electron lasers
promise a substantial enhancement of the number of nuclear-resonant photons per
pulse, such that excitations beyond the low-excitation (LER) regime come within
reach. This raises the question, how the onset of non-linear excitations could
be experimentally verified. Here, we develop and explore a method to detect an
excitation of nuclear ensembles beyond the LER for ensembles of nuclei embedded
in x-ray waveguides. It relies on the comparison of the x-rays coherently and
incoherently scattered off of the nuclei. As a key result, we show that the
ratio of the two observables is constant within the LER, essentially
independent of the details of the nuclear system and the characteristics of the
exciting x-rays. Conversely, deviations from this equivalence serve as a direct
indication of excitations beyond the LER. Building upon this observation, we
develop a variety of experimental signatures both, for near-instantaneous
impulsive and for temporally-extended non-impulsive x-ray excitation.
Correlating coherently and incoherently scattered intensities further allows
one to compare theoretical models of nonlinear excitations more rigorously to
corresponding experiments.
- Abstract（参考訳）: これまで、m\"ossbauer核を含む実験は低励起状態に限定されてきた。
この理由は核のスペクトル線幅が狭いためである。
この決定的な特徴により、m\"ossbauer spectroscopy の分解能と時間領域での制御と測定が容易であるが、同時に、加速器ベースのx線源から供給される光子のごく一部だけが核と共振していることを示している。
X線自由電子レーザーは、パルス当たりの核共鳴光子の数が大幅に増加し、低励起(LER)状態を超える励起が到達する。
これは、非線形励起の開始が実験的にどのように検証されるかという疑問を提起する。
そこで我々は、X線導波路に埋め込まれた核のアンサンブルのためのLER以外の核アンサンブルの励起を検出する方法を開発し、探索する。
これは、核からX線をコヒーレントに、そして非コヒーレントに散乱する比較に依存する。
その結果,2つの観測値の比はLER内で一定であり,核系の詳細や励起X線の特徴とは本質的には独立であることがわかった。
逆に、この同値性からの偏差は、LER以外の励起の直接的な表示として機能する。
この観察に基づいて, 瞬時インパルスと時間延長非インプルシブx線励起の両方について実験的なシグネチャを開発した。
コヒーレントかつ不整合に散らばった強度の関係により、非線形励起の理論モデルと対応する実験をより厳密に比較することができる。
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