論文の概要: Single-shot sorting of Mössbauer time-domain data at X-ray free electron lasers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.15833v1
- Date: Fri, 19 Sep 2025 10:10:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-22 18:18:11.12153
- Title: Single-shot sorting of Mössbauer time-domain data at X-ray free electron lasers
- Title（参考訳）: X線自由電子レーザーにおけるMössbauer時間領域データのシングルショットソート
- Authors: Miriam Gerharz, Willi Hippler, Berit Marx-Glowna, Sakshath Sadashivaiah, Kai S. Schulze, Ingo Uschmann, Robert Lötzsch, Kai Schlage, Sven Velten, Dominik Lentrodt, Lukas Wolff, Olaf Leupold, Ilya Sergeev, Hans-Christian Wille, Cornelius Strohm, Marc Guetg, Shan Liu, Gianluca Aldo Geloni, Ulrike Boesenberg, Jörg Hallmann, Alexey Zozulya, Jan-Etienne Pudell, Angel Rodriguez-Fernandez, Mohamed Youssef, Anders Madsen, Lars Bocklage, Gerhard G. Paulus, Christoph H. Keitel, Thomas Pfeifer, Ralf Röhlsberger, Jörg Evers,
- Abstract要約: M"オスバウアー分光法は、物質の構造と力学を研究するために広く用いられている。
実験は通常、延長された測定時間または多くのX線パルス(ショット')で平均となる。
X線自由電子レーザー(XFEL)は平均化せずにM"オスバウアーの単発測定を可能にすることが示唆されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.8764268461167894
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: M\"ossbauer spectroscopy is widely used to study structure and dynamics of matter with remarkably high energy resolution, provided by the narrow nuclear resonance line widths. However, the narrow width implies low count rates, such that experiments commonly average over extended measurement times or many x-ray pulses (``shots''). This averaging impedes the study of non-equilibrium phenomena. It has been suggested that X-ray free-electron lasers (XFELs) could enable M\"ossbauer single-shot measurements without averaging, and a proof-of-principle demonstration has been reported. However, so far, only a tiny fraction of all shots resulted in signal-photon numbers which are sufficiently high for a single-shot analysis. Here, we demonstrate coherent nuclear-forward-scattering of self-seeded XFEL radiation, with up to 900 signal-photons per shot. We develop a sorting approach which allows us to include all data on a single-shot level, independent of the signal content of the individual shots. It utilizes the presence of different dynamics classes, i.e. different nuclear evolutions after each excitation. Each shot is assigned to one of the classes, which can then be analyzed separately. Our approach determines the classes from the data without requiring theory modeling nor prior knowledge on the dynamics, making it also applicable to unknown phenomena. We envision that our approach opens up new grounds for M\"ossbauer science, enabling the study of out-of-equilibrium transient dynamics of the nuclei or their environment.
- Abstract（参考訳）: M\"オスバウアー分光法は、狭い核共鳴線幅によって提供される非常に高いエネルギー分解能を持つ物質の構造と力学を研究するために広く用いられている。
しかしながら、狭い幅は低いカウント率を意味しており、実験は通常、拡張された測定時間または多くのX線パルス(``shots'')よりも平均である。
この平均化は非平衡現象の研究を妨げる。
X線自由電子レーザー(XFEL)は平均化せずにM\"ossbauerシングルショット測定を可能にすることが示唆されており、実証実験が報告されている。
しかし、これまでのところ、全ショットのごくわずかしか、シングルショット解析に十分な高い信号-光子数をもたらしていない。
ここでは, 自己シードXFEL放射のコヒーレント核フォワード散乱を実測し, 最大900個の信号光子を撮影する。
我々は,個々のショットの信号内容によらず,全データを単一ショットレベルに含めるソート手法を開発した。
それぞれの励起の後に異なる核進化という、異なる動力学クラスの存在を利用する。
各ショットはクラスの1つに割り当てられ、別々に分析される。
提案手法は,理論モデリングや力学に関する事前知識を必要とせず,データからクラスを決定する。
我々は、我々のアプローチがM\"オスバウアー科学の新しい基盤を開くことを想定し、核やその環境の平衡外遷移力学の研究を可能にする。
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