Author:

Abstract:

Elektromagnetisch geïnduceerde transparantie voor een gamma foton. In dit onderzoek bestuderen we de mogelijke implementatie van elektromagnetisch geïnduceerde transparantie (EIT) voor gamma fotonen in een nucleair systeem. EIT is een goed gekend fenomeen in de kwantumoptica, waar het geobserveerd wordt als een transparant venster in de resonante absorptie van elektromagnetische straling in een drie-niveau Λ-schema. Het onderliggend fysisch principe is gebaseerd op coherente populatie 'trapping', waardoor het gelijkaar dig is aan het concept van 'lasing' zonder populatie-inversie. De weelde aan recente artikels over onderwerpen als traag licht, optische opslag, kwantumcomputers, kwantuminformatica en kwantumkryptografie bevestigt dat EIT een bijzonder geschikt instrument is om licht en atomen te manipuleren. Deze thesis is vooral begaan met het verklaren van de gereduceerde absorptie die waargenomen is in de Mössbauer spectra van FeCO3. Zowel het spectrum waarbij de gammastraling parallel invalt t.o.v. de kristalas als dat in loodrechte geometrie wijzen op een gedeeltelijke transparantie voor de absorptielijnen bij toestandskruising. Als er een interactie aanwezig is op de 57Fe positie die overgangen induceert tussen de kruisende niveaus, dan is dit nucleair systeem analoog aan een kwantumoptisch Λ-schem a, waarin EIT kan worden waargenomen. Deze interactie is geïdentificeerd als een niet-axiale component van de elektrische veldgradiënt, veroorzaakt door de aanwezigheid van Mn onzuiverheden in het kristal. Het enig, maar belangrijk verschil tussen het optisch en nucleair schema zijn de vervalconstantes van de kruisende niveaus, die (bijna) gelijk zijn in het nucleair geval. De waargenomen kleine verschillen tussen de vervalconstantes kunnen verklaard worden door de aanwezigheid van een fluctuerend magnetisch veld. De verschillen zijn juist zo dat absorptie van het |m_g=-1/2> grondniveau naar de toestandskruising resulteert in destructieve interferentie, wat leidt tot een verminderde absorptie, terwijl de absorptie vanaf het |m_g=1/2> grondniveau (enkel in loodrechte geometrie) een constructieve interferentie inhoudt. Deze resultaten verklaren de gereduceerde absorptie in de parallelle geometrie en het verschil met de loodrechte geometrie op een kwantitatieve en consistente manier. Een ander onderscheiden kenmerk van het nucleair Λ-schemais de creatie van straling met een polarisatie die complementair is aan de polarisatie van de invallende straling. Deze straling interfereert niet met de invallende straling, en geeft dus een positieve bijdrage aan de doorgelaten straling, wat leidt tot een verdere vermindering van de absorptie. Schattingen van de groepsnelheid vg van de gamma straling in dit nucleair medium tonen aan dat deze straling 'vertraagd' wordt in de orde van vg/c≈10-7. Alhoewel de waarneembare kenmerken gelijkaardig zijn, d.i. transparantie en een trage groepsnelheid, toch is resonante absorptie in een nucleair Λ-schema zeker verschillend van zijn optische tweelingbroer. Deze laatste steunt vooral op het principe van interferentie, terwijl dit onderzoek aantoont dat het nucleair systeem gepaard gaat met zowel een zwakke vorm van destructieve en constructieve interferentie als de creatie van straling met een complementaire polarisatie.