論文の概要: Experimental evidence that a photon can spend a negative amount of time in an atom cloud
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.03680v1
- Date: Thu, 5 Sep 2024 16:32:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-06 19:53:43.173561
- Title: Experimental evidence that a photon can spend a negative amount of time in an atom cloud
- Title（参考訳）: 光子が原子雲で負の時間を過ごすことができるという実験的証拠
- Authors: Daniela Angulo, Kyle Thompson, Vida-Michelle Nixon, Andy Jiao, Howard M. Wiseman, Aephraim M. Steinberg,
- Abstract要約: 我々はクロスカー効果を用いて共鳴透過光子による原子励起の度合いを探索する。
我々の結果は、送信された光子によって引き起こされる平均原子励起時間が、光によって経験される群遅延と等しいという最近の理論的予測と一致している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: When a pulse of light traverses a material, it incurs a time delay referred to as the group delay. Should the group delay experienced by photons be attributed to the time they spend as atomic excitations? However reasonable this connection may seem, it appears problematic when the frequency of the light is close to the atomic resonance, as the group delay becomes negative in this regime. To address this question, we use the cross-Kerr effect to probe the degree of atomic excitation caused by a resonant transmitted photon, by measuring the phase shift on a separate beam that is weak and off-resonant. Our results, over a range of pulse durations and optical depths, are consistent with the recent theoretical prediction that the mean atomic excitation time caused by a transmitted photon (as measured via the time integral of the observed phase shift) equals the group delay experienced by the light. Specifically, we measure mean atomic excitation times ranging from $(-0.82\pm 0.31) \tau_0$ for the most narrowband pulse to $(0.54\pm 0.28) \tau_0$ for the most broadband pulse, where $\tau_0$ is the non-post-selected excitation time, given by the scattering (absorption) probability multiplied by the atomic lifetime $\tau_{\rm sp}$. These results suggest that negative values taken by times such as the group delay have more physical significance than has generally been appreciated.
- Abstract（参考訳）: 光のパルスが物質を横切ると、群遅延と呼ばれる時間遅延が発生する。
光子によって経験されるグループ遅延は、原子励起として過ごす時間に起因すべきなのか?
この接続は合理的に思えるかもしれないが、光の周波数が原子共鳴に近いときに問題があり、群遅延がこの状態において負となる。
この問題に対処するために、我々はクロスカー効果を用いて、弱い非共鳴ビーム上の位相シフトを測定することにより、共鳴透過光子による原子励起の度合いを探索する。
我々の結果は、パルス時間と光深度の範囲において、透過光子による平均原子励起時間(観測位相シフトの時間積分による測定)が光が経験する群遅延と等しいという最近の理論的予測と一致している。
具体的には、最も狭帯域パルスに対して$(-0.82\pm 0.31) \tau_0$から、最も広帯域パルスに対して$(0.54\pm 0.28) \tau_0$まで、平均原子励起時間を測定する。
以上の結果から,グループ遅延などの時間による負の値は,一般に評価されるよりも物理的に重要であることが示唆された。
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