論文の概要: Quantum interaction of sub-relativistic aloof electrons with mesoscopic samples

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.07448v1
• Date: Mon, 14 Nov 2022 15:22:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-18 07:01:44.281935
• Title: Quantum interaction of sub-relativistic aloof electrons with mesoscopic samples
• Title（参考訳）: 準相対論的アロフ電子とメゾスコピック試料の量子相互作用
• Authors: Alessandro Ciattoni
• Abstract要約: 相対論的電子は、ナノメートルサイズの試料と相互作用する際に、非常にわずかな波長のパケット歪みと無視可能な運動量リコイルを経験する。 古典的な点電荷として高速電子をモデル化することは、エネルギー損失スペクトルの極めて正確な理論的予測を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 91.3755431537592
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Relativistic electrons experience very slight wave packet distortion and negligible momentum recoil when interacting with nanometer-sized samples, as a consequence of the ultra-short interaction time. Accordingly, modeling fast electrons as classical point-charges provides extremely accurate theoretical predictions of energy-loss spectra. Here we investigate the aloof interaction of nanometer-sized electron beams of few keV with micron-sized samples, a regime where the classical description generally fails due to significant wavefunction broadening and momentum recoil. To cope with these effects, we use macroscopic quantum electrodynamics to analytically derive a generalized expression for the electron energy loss probability which accounts for recoil. Quantum features of the interaction are shown to get dramatically strong as the interaction length is increased and/or the electron kinetic energy is decreased. Moreover, relatively large values of the energy loss probability are found at higher energy losses and larger impact parameters, a marked quantum effect which is classically forbidden by the evanescent profile of the field produced by a moving point-charge.
• Abstract（参考訳）: 相対論的電子は、ナノメートルサイズのサンプルと相互作用する際に非常にわずかな波束の歪みと無視可能な運動量を持つ。 したがって、高速電子を古典的な点電荷としてモデル化することは、エネルギー損失スペクトルの極めて正確な理論的予測をもたらす。 そこで本研究では,数kevのナノサイズの電子ビームとミクロンサイズの試料との相互作用について検討する。 これらの効果に対処するために, 巨視的量子電磁力学を用いて, 反動を考慮した電子エネルギー損失確率の一般化式を解析的に導出する。 相互作用の量子的特徴は、相互作用長が増加し、または/または電子運動エネルギーが減少するにつれて劇的に強くなる。 さらに、エネルギー損失確率の相対的な大きな値は、移動点チャージによって生じる場のエバネッセントプロファイルによって古典的に禁止される顕著な量子効果である、より高いエネルギー損失とより大きな衝突パラメータに見出される。

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