論文の概要: Observation of 2D Cherenkov radiation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.01698v1
• Date: Thu, 3 Mar 2022 13:12:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-23 05:42:45.048943
• Title: Observation of 2D Cherenkov radiation
• Title（参考訳）: 2次元チェレンコフ放射の観測
• Authors: Yuval Adiv, Hao Hu, Shai Tsesses, Raphael Dahan, Kangpeng Wang, Yaniv Kurman, Alexey Gorlach, Hongsheng Chen, Xiao Lin, Guy Bartal, and Ido Kaminer
• Abstract要約: 次元が小さくなると、自由電子放射の特性は根本的に変化すると予測される。 チェレンコフ表面波の最初の観測で、自由電子は2次元で伝播する狭帯域フォトニック準粒子を放出する。 我々の結果は、自由電子は常に古典的な光を放出せず、光子と絡み合うことができるという最近の理論予測を支持している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8781681989221672
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: For over 80 years of research, the conventional description of free-electron radiation phenomena, such as Cherenkov radiation, has remained unchanged: classical three-dimensional electromagnetic waves. Interestingly, in reduced dimensionality, the properties of free-electron radiation are predicted to fundamentally change. Here, we present the first observation of Cherenkov surface waves, wherein free electrons emit narrow-bandwidth photonic quasiparticles propagating in two-dimensions. The low dimensionality and narrow bandwidth of the effect enable to identify quantized emission events through electron energy loss spectroscopy. Our results support the recent theoretical prediction that free electrons do not always emit classical light and can instead become entangled with the photons they emit. The two-dimensional Cherenkov interaction achieves quantum coupling strengths over two orders of magnitude larger than ever reported, reaching the single-electron-single-photon interaction regime for the first time with free electrons. Our findings pave the way to previously unexplored phenomena in free-electron quantum optics, facilitating bright, free-electron-based quantum emitters of heralded Fock states.
• Abstract（参考訳）: 80年以上の研究期間、チェレンコフ放射のような自由電子放射現象の従来の記述は変わらず、古典的な3次元電磁波である。 興味深いことに、次元が小さくなると、自由電子放射の特性は根本的に変化すると予測される。 ここでは、自由電子が2次元に伝播する狭帯域フォトニック準粒子を放出するチェレンコフ表面波を初めて観測する。 効果の低次元と狭い帯域幅により、電子エネルギー損失分光法によって量子化された放出事象を特定できる。 我々の結果は、自由電子は常に古典的な光を放出せず、光子と絡み合うことができるという最近の理論予測を支持している。 2次元チェレンコフ相互作用は、これまで報告されたよりも2桁大きな量子カップリング強度を達成し、自由電子で初めて単一電子-単一光子相互作用状態に達する。 我々の発見は、自由電子量子光学の未発見現象への道を開くもので、明るい自由電子ベースのフォック状態の量子エミッターを促進する。

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