論文の概要: Emission of twisted photons by a Dirac electron in a strong magnetic
field
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.08553v1
- Date: Tue, 14 Nov 2023 21:28:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-16 18:02:57.975675
- Title: Emission of twisted photons by a Dirac electron in a strong magnetic
field
- Title（参考訳）: 強磁場中におけるディラック電子によるねじれ光子の放出
- Authors: I. Pavlov and D. Karlovets
- Abstract要約: プロセス自体から進化するにつれて光子状態が導かれる。
励起光子状態は、磁場軸に沿って伝播するねじれたベッセルビームを表す。
放出された光子の大多数は、磁場が臨界値に達したとしても、$ell-ell' gtrsim 1$でねじられる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We study spontaneous emission of a photon during the transitions between
relativistic Landau states of an electron in a constant magnetic field that can
reach the Schwinger value of $H_c = 4.4 \times 10^9$ T. In contrast to the
conventional method in which detection of both the final electron and the
photon is implied in a certain basis, here we derive the photon state as it
evolves from the process itself. It is shown that the emitted photon state
represents a twisted Bessel beam propagating along the field axis with a total
angular momentum (TAM) projection onto this axis $\ell-\ell'$ where $\ell$ and
$\ell'$ are the TAM of the initial electron and of the final one, respectively.
Thus, the majority of the emitted photons turn out to be twisted with
$\ell-\ell' \gtrsim 1$, even when the magnetic field reaches the critical value
of $H\sim H_c$. The transitions without a change of the electron angular
momentum, $\ell'=\ell$, are possible, yet much less probable. We also compare
our findings with those for a spinless charged particle and demonstrate their
good agreement for the transitions without change of the electron spin
projection even in the critical fields, while the spin-flip transitions are
generally suppressed. In addition, we argue that whereas the ambiguous choice
of an electron spin operator affects the differential probability of emission,
this problem can partially be circumvented for the photon evolved state because
it is the electron TAM rather than the spin alone that defines the TAM of the
emitted twisted photon.
- Abstract（参考訳）: 我々は、電子の相対論的ランダウ状態の遷移中の光子の自発的放出を、シュウィンガー値である$h_c = 4.4 \times 10^9$ t に達する一定の磁場中で研究する。
発光された光子状態は、この軸に全角運動量(TAM)を投影した磁場軸に沿って伝播するねじれたベッセルビームを表しており、ここでは、$\ell$と$\ell’$はそれぞれ初期電子のTAMであり、最終電子のTAMである。
したがって、放出された光子の大多数は、磁場が$H\sim H_c$の臨界値に達したとしても、$\ell-\ell' \gtrsim 1$でねじられる。
電子の角運動量($\ell'=\ell$)を変えることなくの遷移は可能であるが、可能性は低い。
また, スピンレス荷電粒子の場合と比較し, スピン-フリップ遷移が一般的に抑制されているのに対し, 電子スピン投影は臨界場においても変化せず, 遷移に対して良好な一致を示す。
さらに、電子スピン作用素の曖昧な選択は放出の微分確率に影響を与えるが、この問題は、励起された光子のTAMを定義するスピンのみではなく電子TAMであるので、光子の進化状態に対して部分的に回避できる。
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