Abstract

We have implemented the Gedanken experiment of an individual atom scattering a wave packet of near-resonant light, and measured the associated Wigner time delay as a function of the frequency of the light. In our apparatus, the atom behaves as a two-level system and we have found delays as large as 42 ns at resonance, limited by the lifetime of the excited state. This delay is an important parameter in the problem of collective near-resonant scattering by an ensemble of interacting particles, which is encountered in many areas of physics.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. P. Wigner, Phys. Rev. 98, 145 (1955).
    [CrossRef]
  2. F. T. Smith, Phys. Rev. 118, 349 (1960).
    [CrossRef]
  3. A. Lagendijk and B. A. van Tiggelen, Phys. Rep. 270, 143 (1996).
    [CrossRef]
  4. C. A. A. de Carvalho and H. M. Nussenzveig, Phys. Rep. 364, 83 (2002).
    [CrossRef]
  5. G. Labeyrie, E. Vaujour, C. A. Müller, D. Delande, C. Miniatura, D. Wilkowski, and R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 91, 223904 (2003).
    [CrossRef]
  6. C. A. Müller, C. Miniatura, D. Wilkowski, R. Kaiser, and D. Delande, Phys. Rev. A 72, 053405 (2005).
    [CrossRef]
  7. R. Pierrat and R. Carminati, Phys. Rev. A 81, 063802 (2010).
    [CrossRef]
  8. C. Maroni, I. Massa, and G. Vannini, Phys. Lett. B 60, 344 (1976).
    [CrossRef]
  9. D. Chauvat, O. Emile, F. Bretenaker, and A. Le Floch, Phys. Rev. Lett. 84, 71 (2000).
    [CrossRef]
  10. A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
    [CrossRef]
  11. M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
    [CrossRef]
  12. K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
    [CrossRef]
  13. J. D. Jackson, Classical Electrodynamics (Wiley, 1998).
  14. L. Allen and J. H. Eberly, Optical Resonance and Two-Level Atoms (Dover, 1987).
  15. Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
    [CrossRef]
  16. C. Tuchendler, A. M. Lance, A. Browaeys, Y. R. P. Sortais, and P. Grangier, Phys. Rev. A 78, 033425 (2008).
    [CrossRef]
  17. C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, and G. Grynberg, Photons and Atoms: Basic Process and Applications (Wiley, 1997).
  18. The exact origin of the chirp is still under investigation. It might come from a small variation of the residual light shift of the atomic transition frequency during the switching off of the dipole trap laser on this small time scale.
  19. We also note that the optical Bloch equations predict a temporal width of the scattered pulse that varies slightly with the detuning [see Fig. 2(b)].

2011 (1)

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

2010 (2)

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

R. Pierrat and R. Carminati, Phys. Rev. A 81, 063802 (2010).
[CrossRef]

2008 (1)

C. Tuchendler, A. M. Lance, A. Browaeys, Y. R. P. Sortais, and P. Grangier, Phys. Rev. A 78, 033425 (2008).
[CrossRef]

2007 (2)

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

2005 (1)

C. A. Müller, C. Miniatura, D. Wilkowski, R. Kaiser, and D. Delande, Phys. Rev. A 72, 053405 (2005).
[CrossRef]

2003 (1)

G. Labeyrie, E. Vaujour, C. A. Müller, D. Delande, C. Miniatura, D. Wilkowski, and R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 91, 223904 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

C. A. A. de Carvalho and H. M. Nussenzveig, Phys. Rep. 364, 83 (2002).
[CrossRef]

2000 (1)

D. Chauvat, O. Emile, F. Bretenaker, and A. Le Floch, Phys. Rev. Lett. 84, 71 (2000).
[CrossRef]

1996 (1)

A. Lagendijk and B. A. van Tiggelen, Phys. Rep. 270, 143 (1996).
[CrossRef]

1976 (1)

C. Maroni, I. Massa, and G. Vannini, Phys. Lett. B 60, 344 (1976).
[CrossRef]

1960 (1)

F. T. Smith, Phys. Rev. 118, 349 (1960).
[CrossRef]

1955 (1)

E. P. Wigner, Phys. Rev. 98, 145 (1955).
[CrossRef]

Allen, L.

L. Allen and J. H. Eberly, Optical Resonance and Two-Level Atoms (Dover, 1987).

Armellin, C.

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

Azzeer, A. M.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Baltuška, A.

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Blümel, L.

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Bretenaker, F.

D. Chauvat, O. Emile, F. Bretenaker, and A. Le Floch, Phys. Rev. Lett. 84, 71 (2000).
[CrossRef]

Browaeys, A.

C. Tuchendler, A. M. Lance, A. Browaeys, Y. R. P. Sortais, and P. Grangier, Phys. Rev. A 78, 033425 (2008).
[CrossRef]

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

Burgdörfer, J.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Caillat, J.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

Carminati, R.

R. Pierrat and R. Carminati, Phys. Rev. A 81, 063802 (2010).
[CrossRef]

Cavalieri, A. L.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Chauvat, D.

D. Chauvat, O. Emile, F. Bretenaker, and A. Le Floch, Phys. Rev. Lett. 84, 71 (2000).
[CrossRef]

Cohen-Tannoudji, C.

C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, and G. Grynberg, Photons and Atoms: Basic Process and Applications (Wiley, 1997).

Dahlström, J. M.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

de Carvalho, C. A. A.

C. A. A. de Carvalho and H. M. Nussenzveig, Phys. Rep. 364, 83 (2002).
[CrossRef]

Delande, D.

C. A. Müller, C. Miniatura, D. Wilkowski, R. Kaiser, and D. Delande, Phys. Rev. A 72, 053405 (2005).
[CrossRef]

G. Labeyrie, E. Vaujour, C. A. Müller, D. Delande, C. Miniatura, D. Wilkowski, and R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 91, 223904 (2003).
[CrossRef]

Drescher, M.

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Dupont-Roc, J.

C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, and G. Grynberg, Photons and Atoms: Basic Process and Applications (Wiley, 1997).

Eberly, J. H.

L. Allen and J. H. Eberly, Optical Resonance and Two-Level Atoms (Dover, 1987).

Echenique, P. M.

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Emile, O.

D. Chauvat, O. Emile, F. Bretenaker, and A. Le Floch, Phys. Rev. Lett. 84, 71 (2000).
[CrossRef]

Ernstorfer, R.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Feist, J.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Fieß, M.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Fordell, T.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

Fournet, P.

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

Gagnon, J.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Gisselbrecht, M.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

Goulielmakis, E.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Grangier, P.

C. Tuchendler, A. M. Lance, A. Browaeys, Y. R. P. Sortais, and P. Grangier, Phys. Rev. A 78, 033425 (2008).
[CrossRef]

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

Grynberg, G.

C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, and G. Grynberg, Photons and Atoms: Basic Process and Applications (Wiley, 1997).

Guénot, D.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

Heinzmann, U.

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Hendel, S.

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Hofstetter, M.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Holzwarth, R.

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Horvath, B.

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Jackson, J. D.

J. D. Jackson, Classical Electrodynamics (Wiley, 1998).

Johnsson, P.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

Kaiser, R.

C. A. Müller, C. Miniatura, D. Wilkowski, R. Kaiser, and D. Delande, Phys. Rev. A 72, 053405 (2005).
[CrossRef]

G. Labeyrie, E. Vaujour, C. A. Müller, D. Delande, C. Miniatura, D. Wilkowski, and R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 91, 223904 (2003).
[CrossRef]

Karpowicz, N.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Kienberger, R.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Kleineberg, U.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Klünder, K.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

Komninos, Y.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Korbman, M.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Krausz, F.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

L’Huillier, A.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

Labeyrie, G.

G. Labeyrie, E. Vaujour, C. A. Müller, D. Delande, C. Miniatura, D. Wilkowski, and R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 91, 223904 (2003).
[CrossRef]

Lagendijk, A.

A. Lagendijk and B. A. van Tiggelen, Phys. Rep. 270, 143 (1996).
[CrossRef]

Lamare, M.

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

Lance, A. M.

C. Tuchendler, A. M. Lance, A. Browaeys, Y. R. P. Sortais, and P. Grangier, Phys. Rev. A 78, 033425 (2008).
[CrossRef]

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

Le Floch, A.

D. Chauvat, O. Emile, F. Bretenaker, and A. Le Floch, Phys. Rev. Lett. 84, 71 (2000).
[CrossRef]

Maquet, A.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

Marion, H.

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

Maroni, C.

C. Maroni, I. Massa, and G. Vannini, Phys. Lett. B 60, 344 (1976).
[CrossRef]

Massa, I.

C. Maroni, I. Massa, and G. Vannini, Phys. Lett. B 60, 344 (1976).
[CrossRef]

Mauritsson, J.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

Mercier, R.

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

Mercouris, Th.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Messin, G.

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

Miniatura, C.

C. A. Müller, C. Miniatura, D. Wilkowski, R. Kaiser, and D. Delande, Phys. Rev. A 72, 053405 (2005).
[CrossRef]

G. Labeyrie, E. Vaujour, C. A. Müller, D. Delande, C. Miniatura, D. Wilkowski, and R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 91, 223904 (2003).
[CrossRef]

Müller, C. A.

C. A. Müller, C. Miniatura, D. Wilkowski, R. Kaiser, and D. Delande, Phys. Rev. A 72, 053405 (2005).
[CrossRef]

G. Labeyrie, E. Vaujour, C. A. Müller, D. Delande, C. Miniatura, D. Wilkowski, and R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 91, 223904 (2003).
[CrossRef]

Müller, N.

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Nagele, S.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Neppl, S.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Nicolaides, C. A.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Nussenzveig, H. M.

C. A. A. de Carvalho and H. M. Nussenzveig, Phys. Rep. 364, 83 (2002).
[CrossRef]

Pazourek, R.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Pierrat, R.

R. Pierrat and R. Carminati, Phys. Rev. A 81, 063802 (2010).
[CrossRef]

Schmidt, B.

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Schultze, M.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Smith, F. T.

F. T. Smith, Phys. Rev. 118, 349 (1960).
[CrossRef]

Sortais, Y. R. P.

C. Tuchendler, A. M. Lance, A. Browaeys, Y. R. P. Sortais, and P. Grangier, Phys. Rev. A 78, 033425 (2008).
[CrossRef]

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

Swoboda, M.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

Taïeb, R.

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

Tuchendler, C.

C. Tuchendler, A. M. Lance, A. Browaeys, Y. R. P. Sortais, and P. Grangier, Phys. Rev. A 78, 033425 (2008).
[CrossRef]

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

Uphues, Th.

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

van Tiggelen, B. A.

A. Lagendijk and B. A. van Tiggelen, Phys. Rep. 270, 143 (1996).
[CrossRef]

Vannini, G.

C. Maroni, I. Massa, and G. Vannini, Phys. Lett. B 60, 344 (1976).
[CrossRef]

Vaujour, E.

G. Labeyrie, E. Vaujour, C. A. Müller, D. Delande, C. Miniatura, D. Wilkowski, and R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 91, 223904 (2003).
[CrossRef]

Wigner, E. P.

E. P. Wigner, Phys. Rev. 98, 145 (1955).
[CrossRef]

Wilkowski, D.

C. A. Müller, C. Miniatura, D. Wilkowski, R. Kaiser, and D. Delande, Phys. Rev. A 72, 053405 (2005).
[CrossRef]

G. Labeyrie, E. Vaujour, C. A. Müller, D. Delande, C. Miniatura, D. Wilkowski, and R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 91, 223904 (2003).
[CrossRef]

Yakovlev, V. S.

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Nature (1)

A. L. Cavalieri, N. Müller, Th. Uphues, V. S. Yakovlev, A. Baltuška, B. Horvath, B. Schmidt, L. Blümel, R. Holzwarth, S. Hendel, M. Drescher, U. Kleineberg, P. M. Echenique, R. Kienberger, F. Krausz, and U. Heinzmann, Nature 449, 1029 (2007).
[CrossRef]

Phys. Lett. B (1)

C. Maroni, I. Massa, and G. Vannini, Phys. Lett. B 60, 344 (1976).
[CrossRef]

Phys. Rep. (2)

A. Lagendijk and B. A. van Tiggelen, Phys. Rep. 270, 143 (1996).
[CrossRef]

C. A. A. de Carvalho and H. M. Nussenzveig, Phys. Rep. 364, 83 (2002).
[CrossRef]

Phys. Rev. (2)

E. P. Wigner, Phys. Rev. 98, 145 (1955).
[CrossRef]

F. T. Smith, Phys. Rev. 118, 349 (1960).
[CrossRef]

Phys. Rev. A (4)

C. A. Müller, C. Miniatura, D. Wilkowski, R. Kaiser, and D. Delande, Phys. Rev. A 72, 053405 (2005).
[CrossRef]

R. Pierrat and R. Carminati, Phys. Rev. A 81, 063802 (2010).
[CrossRef]

Y. R. P. Sortais, H. Marion, C. Tuchendler, A. M. Lance, M. Lamare, P. Fournet, C. Armellin, R. Mercier, G. Messin, A. Browaeys, and P. Grangier, Phys. Rev. A 75, 013406 (2007).
[CrossRef]

C. Tuchendler, A. M. Lance, A. Browaeys, Y. R. P. Sortais, and P. Grangier, Phys. Rev. A 78, 033425 (2008).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (3)

K. Klünder, J. M. Dahlström, M. Gisselbrecht, T. Fordell, M. Swoboda, D. Guénot, P. Johnsson, J. Caillat, J. Mauritsson, A. Maquet, R. Taïeb, and A. L’Huillier, Phys. Rev. Lett. 106, 143002 (2011).
[CrossRef]

D. Chauvat, O. Emile, F. Bretenaker, and A. Le Floch, Phys. Rev. Lett. 84, 71 (2000).
[CrossRef]

G. Labeyrie, E. Vaujour, C. A. Müller, D. Delande, C. Miniatura, D. Wilkowski, and R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 91, 223904 (2003).
[CrossRef]

Science (1)

M. Schultze, M. Fieß, N. Karpowicz, J. Gagnon, M. Korbman, M. Hofstetter, S. Neppl, A. L. Cavalieri, Y. Komninos, Th. Mercouris, C. A. Nicolaides, R. Pazourek, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, A. M. Azzeer, R. Ernstorfer, R. Kienberger, U. Kleineberg, E. Goulielmakis, F. Krausz, and V. S. Yakovlev, Science 328, 1658 (2010).
[CrossRef]

Other (5)

J. D. Jackson, Classical Electrodynamics (Wiley, 1998).

L. Allen and J. H. Eberly, Optical Resonance and Two-Level Atoms (Dover, 1987).

C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, and G. Grynberg, Photons and Atoms: Basic Process and Applications (Wiley, 1997).

The exact origin of the chirp is still under investigation. It might come from a small variation of the residual light shift of the atomic transition frequency during the switching off of the dipole trap laser on this small time scale.

We also note that the optical Bloch equations predict a temporal width of the scattered pulse that varies slightly with the detuning [see Fig. 2(b)].

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1.
Fig. 1.

(a) Implementation of the Wigner Gedanken experiment: we excite a single atom by a pulse of light and measure the arrival time of the scattered pulse on a photon counter; we use the large numerical aperture lenses to isolate a single atom with a tightly focused laser beam (not shown), and collect the scattered photons efficiently. (b) Atomic levels used in the experiment.

Fig. 2.
Fig. 2.

(a) Intensity of the excitation pulse with rms width Δt=66ns, (b) histograms of the number of photons detected after scattering for δ=(ωLω0)/Γ=(0;0.3;2) (time bins: 5.9 ns). Dotted lines are the measured data and solid lines are Gaussian fits. In (b), the rms widths of the scattered pulses are, respectively, 73, 73, 65 ns, in agreement with the solution of Eqs. (3).

Fig. 3.
Fig. 3.

Time delay of the scattered light pulse versus the detuning δ of the excitation laser. Dashed line: prediction of Eq. (1). Solid line: solution of Eqs. (3) for a two-level atom excited by the pulse shown in Fig. 2(a), with a fitted chirp rate α/2π=5±0.8MHz/μs. The vertical error bars are from the fits of the scattered pulses. Horizontal error bars are the rms uncertainty in the laser frequency (0.12Γ). The inset shows the number of scattered photons detected on the APD, and the solid line is the solution of Eqs. (3).

Equations (3)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

τW(ω)=2Γ11+4(ωω0Γ)2.
Isc(r,t)11+4(ωLω0Γ)2e[trcτW(ωL)]2/2Δt2.
ρ˜˙eg=i(ωLω0(t))ρ˜eg+iΩ(t)2(2ρee1)Γ2ρ˜eg,ρ˙ee=iΩ(t)2(ρ˜egρ˜ge)Γρee,

Metrics