論文の概要: Light emission is fundamentally tied to the quantum coherence of the
emitting particle
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.00623v1
- Date: Sun, 1 Nov 2020 20:24:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-26 03:50:47.312850
- Title: Light emission is fundamentally tied to the quantum coherence of the
emitting particle
- Title（参考訳）: 発光は基本的に発光粒子の量子コヒーレンスと結びついている
- Authors: Aviv Karnieli, Nicholas Rivera, Ady Arie and Ido Kaminer
- Abstract要約: 古典的な実験状態でさえ、発光する粒子の量子的性質に光が結びついていることが示される。
量子電磁力学を用いることで、粒子のコヒーレントな運動量の不確実性の役割を明らかにする。
代わりに、衝撃波の持続時間は、粒子のコヒーレントな運動量の不確実性によって下から下から根本的に拘束されていることが分かる。
- 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: Coherent emission of light by free charged particles is ubiquitous in many
areas of physics and engineering, with the light's properties believed to be
successfully captured by classical electromagnetism in all relevant
experimental settings. The advent of interactions between light and free
quantum matter waves brought about fundamental questions regarding the role of
the particle wavefunction. Here we show that even in seemingly classical
experimental regimes, light emission is fundamentally tied to quantum
properties of the emitting particles, such as their quantum coherence and
correlations. By employing quantum electrodynamics, we unveil the role of the
particle's coherent momentum uncertainty, without which decoherence of light
becomes dominant. As an example, we consider Cherenkov radiation, envisioned
for almost a century as a shockwave of light. We find instead that the
shockwave's duration is fundamentally bound from below by the particle's
coherent momentum uncertainty due to the underlying entanglement between the
particle and light. This quantum optical paradigm opens new capabilities in
analytical electron microscopy, enabling the measurement of quantum
correlations of shaped electron wavepackets. Our findings also have
applications for Cherenkov detectors in particle physics. For example, by
measuring spectral photon autocorrelations, one can unveil the particle's
wavefunction size, shape and coherence. Such schemes are especially intriguing
for many high-energy particles, where other techniques are not available.
- Abstract（参考訳）: 自由荷電粒子による光のコヒーレント放出は、物理学や工学の多くの分野において広く知られており、光の性質は古典的な電磁磁気学によってすべての関連する実験環境でうまく捉えられると信じられている。
光と自由量子物質波の相互作用の出現は、粒子波動関数の役割に関する基本的な疑問をもたらした。
ここでは、一見古典的な実験的な方法でも、発光は基本的に粒子の量子的性質(量子コヒーレンスや相関など)に結びついていることを示す。
量子電磁力学を用いて、光のデコヒーレンスが支配的になることなく、粒子のコヒーレント運動量不確実性の役割を明らかにする。
例えば、約1世紀にわたって想定されていたチェレンコフ放射は、光の衝撃波である。
代わりに、衝撃波の持続時間は、粒子と光の間の基礎的な絡み合いにより、粒子のコヒーレントな運動量の不確実性によって下から基礎的に拘束される。
この量子光学パラダイムは、分析電子顕微鏡における新しい能力を開き、形状電子波束の量子相関の測定を可能にする。
我々の発見は、粒子物理学におけるチェレンコフ検出器にも応用できる。
例えば、スペクトルフォトン自己相関を測定することで、粒子の波動関数の大きさ、形状、コヒーレンスを露呈することができる。
このようなスキームは、他の技術が利用できない多くの高エネルギー粒子にとって特に興味深い。
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