論文の概要: Emission of twisted photons by a scalar charge in a strong magnetic
field
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.01946v1
- Date: Fri, 3 Mar 2023 14:18:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-06 14:47:33.840292
- Title: Emission of twisted photons by a scalar charge in a strong magnetic
field
- Title（参考訳）: 強磁場中におけるスカラー電荷によるツイスト光子の放出
- Authors: D. Karlovets, A. Di Piazza
- Abstract要約: 電荷の状態のみを測定する場合について検討し、発光光子の性質について検討する。
発光された光子状態はベッセルビームを表し、合計角運動量は$ell-ell'$である。
- 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: We consider the emission of a photon by a scalar charged particle in a
constant and uniform magnetic field. In contrast to the conventional approach
with both photon and outgoing charge being assumed to be detected, we study the
case where only the state of the charge is measured and investigate the
properties of the emitted photon. The background magnetic field is taken into
account exactly in the calculations and the charge is described by relativistic
Landau states. It is shown that the emitted photon state represents a twisted
Bessel beam, with total angular momentum given by $\ell-\ell'$, where $\ell$
and $\ell'$ are angular momentum quantum numbers of the initial and final
charged particle, respectively. The majority of photons emitted by unpolarized
charges, especially in the hard X-ray and $\gamma$-ray range and in critical
and sub-critical magnetic fields, as compared to the Schwinger value of $H_c =
4.4\times 10^9$ T, turn out to be twisted with $\ell-\ell'\gtrsim 1$ for
non-relativistic charged particles and with $\ell-\ell' \gg 1$ for
ultra-relativistic ones. Also, it is found that the radiation intensity of the
twisted photons grows with the initial charge momentum $p_z$ along the magnetic
field and saturates at $|p_z| \sim 10-50\, mc$, with $m$ being the mass of the
charge.
- Abstract（参考訳）: 一定かつ均一な磁場中におけるスカラー荷電粒子による光子の放出について考察する。
光子と外部電荷の両方が検出されるという従来のアプローチとは対照的に、電荷の状態のみが測定され、放出された光子の特性が調査される場合について検討する。
背景磁場は計算において正確に考慮され、電荷は相対論的ランダウ状態によって記述される。
放出された光子状態はねじれたベッセルビームであり、合計角運動量は$\ell-\ell'$であり、ここでは$\ell$と$\ell'$はそれぞれ初期荷電粒子と最後の荷電粒子の角運動量量子数である。
非分極電荷、特に硬x線および\gamma$-ray範囲および臨界および亜臨界磁場において、シュウィンガー値が$h_c = 4.4\times 10^9$ tである場合、非相対論的荷電粒子に対しては$\ell-\ell'\gtrsim 1$、超相対論的粒子に対しては$\ell-\ell' \gg 1$である。
また、ツイスト光子の放射強度は磁場に沿って初期電荷運動量$p_z$で増大し、$|p_z| \sim 10-50\, mc$で飽和し、$m$が電荷の質量であることがわかった。
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