論文の概要: Shifting physics of vortex particles to higher energies via quantum
entanglement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.12012v4
- Date: Sat, 6 May 2023 16:35:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-10 01:02:14.211679
- Title: Shifting physics of vortex particles to higher energies via quantum
entanglement
- Title（参考訳）: 量子エンタングルメントによる渦粒子の高エネルギーへのシフト物理
- Authors: D. V. Karlovets, S. S. Baturin, G. Geloni, G. K. Sizykh, and V. G.
Serbo
- Abstract要約: 軌道角運動量を持つ渦粒子は、原子物理学、原子核、ハドロン、加速器物理学の多くの実験に役立ちます。
強レーザービームによる荷電粒子の衝突において, ヘリカル・アンデュレータ(チェレンコフ放射)による光子放出において, 原理的に任意の粒子の渦状態が生成可能であることを示す。
- 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: Physics of structured waves is currently limited to relatively small particle
energies as the available generation techniques are only applicable to the soft
$X$-ray twisted photons, to the beams of electron microscopes, to cold
neutrons, or non-relativistic atoms. The highly energetic vortex particles with
an orbital angular momentum would come in handy for a number of experiments in
atomic physics, nuclear, hadronic, and accelerator physics, and to generate
them one needs to develop alternative methods, applicable for ultrarelativistic
energies and for composite particles. Here, we show that the vortex states of
in principle arbitrary particles 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. 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 state of a
final particle -- be it a $\gamma$-ray, a hadron, a nucleus, or an ion --
becomes twisted if the azimuthal angle of the other particle momentum is
measured with a large error or is not measured at all. As a result,
requirements to the 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.
- Abstract（参考訳）: 現在、構造波の物理は比較的小さな粒子エネルギーに限られており、利用可能な生成技術はソフトな$X$線ツイスト光子、電子顕微鏡のビーム、冷中性子、非相対論的原子にのみ適用できる。
軌道角運動量を持つ高エネルギー渦粒子は、原子物理学、原子核、ハドロン、加速器物理学における多くの実験に役立ち、それを生成するためには、超相対論的エネルギーや複合粒子に適用可能な別の方法を開発する必要がある。
ここでは、チェレンコフ放射によるヘリカル・アンデュレータの光子放出、強レーザービームによる荷電粒子衝突、e\mu \to e\mu, ep \to ep, e^-e^+ \to p\bar{p}$などの散乱・消滅過程において、原理的に任意の粒子の渦状態が生成可能であることを示す。
これらを得るための鍵となる要素は、最終粒子同士の絡み合いによるポストセレクションプロトコルであり、プロセスそのものではない。
最終的な粒子の状態(例えば、$\gamma$-ray、ハドロン、核、イオン)は、他の粒子運動量の方位角が大きな誤差で測定されるか、全く測定されない場合にツイストされる。
その結果、ビーム横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の渦ビームが生成されるようになり、ハドロンやスピン研究のための新しいツールとなった。
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