論文の概要: Role of postselection in generating vortex states of particles of
arbitrary mass, spin, and energy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.12012v2
- Date: Tue, 30 Aug 2022 13:23:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-21 02:39:48.048556
- Title: Role of postselection in generating vortex states of particles of
arbitrary mass, spin, and energy
- Title（参考訳）: 任意の質量、スピン、エネルギーの粒子の渦状態生成におけるポストセレクションの役割
- Authors: D. V. Karlovets, S. S. Baturin, G. Geloni, G. K. Sizykh, and V. G.
Serbo
- Abstract要約: ヘリカル・アンデュレータにおける光子放出中に、原理的に任意の粒子の渦状態が生成されることを示す。
入射ビーム横コヒーレンスに対する要求を大幅に緩和することができる。
この技術は、核物理学や粒子物理学のための硬X線源や$gamma$-range twisted photonの開発にも役立つ。
- 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: There exist many methods to obtain twisted photons with an orbital angular
momentum up to the soft X-ray region. However, despite the big interest in
generating massive particles with the phase vortices, the available diffraction
techniques are only applicable to the moderately relativistic beams of electron
microscopes, to cold neutrons, or to non-relativistic atoms. To bring matter
waves physics into the high energy domain, one needs to develop alternative
generation methods, applicable for ultrarelativistic energies and for composite
particles. Here, we show that the vortex states of in principle arbitrary
particles, including $X$- and $\gamma$-rays, muons, hadrons, nuclei, and ions,
can be generated during photon emission in helical undulators, via Cherenkov
radiation, in collisions of charged particles with intense laser beams, in such
scattering or annihilation processes as $e\mu \to e\mu, ep \to ep, e^-e^+ \to
p\bar{p}$, and so forth. We argue that the key element in obtaining them is the
postselection protocol due to entanglement between a pair of final particles
and it is largely not the process itself. The quantum state of a final particle
-- be it a photon, a proton, or a nucleus -- becomes twisted if the azimuthal
angle of the other particle momentum is measured with a large error or is not
measured at all, which is often the case for small scattering angles. As a
result, the requirements to the incoming beam transverse coherence can be
greatly relaxed, which enables the generation of highly energetic vortex beams
at accelerators and synchrotron radiation facilities, thus making them a new
tool for hadronic and spin studies. This technique can also facilitate the
development of sources of hard X-ray and $\gamma$-range twisted photons for
nuclear and particle physics.
- Abstract（参考訳）: 軟x線領域まで軌道角運動量を持つねじれた光子を得る方法は数多く存在する。
しかし、位相渦による粒子の生成に大きな関心があるにもかかわらず、利用可能な回折法は、電子顕微鏡の適度な相対論的ビーム、冷中性子、非相対論的原子にのみ適用できる。
高エネルギー領域に物質波物理をもたらすためには、超相対論的エネルギーや複合粒子の代替生成法を開発する必要がある。
ここで、原理的には、x$- や $\gamma$-rays、ミューオン、ハドロン、原子核、イオンを含む任意の粒子の渦状態は、チェレンコフ放射によって、荷電粒子と強いレーザービームとの衝突、例えば、e\mu \to e\mu、ep \to ep、e^-e^+ \to p\bar{p}$などの散乱または消滅過程において、ヘリカル・アンデュレータの光子放出中に生成できることを示した。
最終粒子同士の絡み合いによるポストセレクションプロトコルは,これらを得る上で重要な要素であり,プロセスそのものではない,と我々は主張する。
最終的な粒子(光子、陽子、核など)の量子状態は、他の粒子運動量の方位角が大きな誤差で測定されたり、全く測定されなかったりするとねじれる。
結果として、入射ビームの逆コヒーレンスに対する要求は大幅に緩和され、加速器やシンクロトロン放射施設で高エネルギー渦ビームを発生させることで、ハドロンやスピン研究の新しいツールとなる。
この技術は、核物理学や粒子物理学のための硬X線源や$\gamma$-range twisted photonの開発にも役立つ。
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