論文の概要: Near-field diffraction of protons by a nanostructured metallic grating
under external electric field: Asymmetry and sidebands in Talbot self-imaging
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.10497v1
- Date: Thu, 20 Apr 2023 17:38:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-21 12:07:38.429812
- Title: Near-field diffraction of protons by a nanostructured metallic grating
under external electric field: Asymmetry and sidebands in Talbot self-imaging
- Title（参考訳）: 外電場におけるナノ構造金属格子による陽子の近接場回折:talbot自己イメージングにおける非対称性とサイドバンド
- Authors: Sushanta Barman and Sudeep Bhattacharjee
- Abstract要約: 近接場回折における自己イメージングは、タルボット干渉法における物質波のコヒーレントな操作の実践的応用である。
本研究では, (a) 均一, (b) 空間変調, (c) 時間変調電場の影響を受け, ナノ構造金属格子による陽子の近接場回折を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Self-imaging in near-field diffraction is a practical application of coherent
manipulation of matter waves in Talbot interferometry. In this work, near-field
diffraction of protons by a nanostructured metallic grating under the influence
of (a) uniform, (b) spatially modulated, and (c) temporally modulated electric
fields are investigated. Time-domain simulations of two-dimensional Gaussian
wave packets for protons are performed by solving the time-dependent
Schr\"odinger's equation using the generalized finite difference time domain
(GFDTD-Q) method for quantum systems. Effects of strength ($E_0$) and
orientation ($\theta$) of the uniform electric field on the diffraction
properties, such as fringe pattern, intensity of the peaks, fringe shift, and
visibility, are investigated. The results show that the Talbot fringes shift
significantly in the transverse direction even for a small change in the
applied electric field ($\Delta E_0$ $=0.1$ V/m) and its orientation ($\Delta
\theta$ $=0.1^o$). The potential barriers arising from a spatially modulated
electric field are observed to cause significant distortions in the Talbot
patterns when the modulation length ($\lambda'$) is equal to the de Broglie
wavelength ($\lambda_{dB}$). Sidebands are observed in the Talbot pattern due
to the efficient transfer of energy from the oscillating field to the wave
packet when the frequency of oscillation ($\omega$) is of the order of
$\omega_0$ ($=2\pi/T_0$), where $T_0$ is the interaction time. This study will
be helpful in uniform electric field-controlled precision metrology, developing
a highly sensitive electric field sensor based on Talbot interference, and
precisely aligning the matter wave optical setup. Furthermore, the sidebands in
the Talbot fringe can be used as a precise tool as momentum splitter in matter
wave interferometry.
- Abstract（参考訳）: 近距離場回折における自己イメージングは、タルボット干渉法における物質波のコヒーレント操作の実用的な応用である。
ナノ構造金属格子による陽子の近接場回折
(a)制服。
(b)空間的変調、及び
(c)時間変調電場について検討した。
量子系に対する一般化有限差分時間領域(gfdtd-q)法を用いた時間依存schr\"odinger方程式を解いて、陽子に対する2次元ガウス波パケットの時間領域シミュレーションを行う。
均一電界の強度(e_0$)と配向(\theta$)が縞模様,ピーク強度,縞シフト,視認性などの回折特性に及ぼす影響について検討した。
その結果, 印加電場 (\delta e_0$ $=0.1$ v/m) と配向 (\delta \theta$$$=0.1^o$) のわずかな変化であっても, タルボットの縞は横方向に大きく変化することがわかった。
空間的に変調された電場から生じる電位障壁は、変調長(\lambda'$)がデブロリー波長(\lambda_{dB}$)と等しいとき、タルボットパターンにおいて大きな歪みを引き起こす。
振動の頻度 (\omega$) が$\omega_0$ (=2\pi/t_0$) のオーダーである場合、振動場からウェーブパケットへのエネルギーの効率的な転送により、talbotパターンでサイドバンドが観察される。
本研究は,一様電場制御精密計測において有用であり,talbot干渉に基づく高感度電場センサを開発し,マターウェーブの光学的セットアップを高精度に調整する。
さらに、Talbot fringeのサイドバンドは、物質波干渉計における運動量スプリッタとして正確な道具として使用できる。
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