論文の概要: Generalized Gouy Rotation of Electron Vortex beams in uniform magnetic fields

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.02788v2
• Date: Thu, 12 Jun 2025 03:53:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-13 17:54:42.810775
• Title: Generalized Gouy Rotation of Electron Vortex beams in uniform magnetic fields
• Title（参考訳）: 均一磁場中における電子渦ビームの一般化グーイ回転
• Authors: Qi Meng, Xuan Liu, Wei Ma, Zhen Yang, Liang Lu, Alexander J. Silenko, Pengming Zhang, Liping Zou,
• Abstract要約: 電子渦ビームの固有回転は、ビームの円筒対称性を破って磁場下で実験的に観察されている。 ランダウ状態のグーイ位相と実験的に観測された角変化を結びつける一般化したグーイ回転角を導入・導出する。 我々の結果は、原理的には、均一磁場中の電子渦ビームを含むあらゆるシステムに適用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 54.010858975226945
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The intrinsic rotation of electron vortex beams, governed by their phase structure, has been experimentally observed in magnetic fields by breaking the beam's cylindrical symmetry. However, conventional Landau states, which predict three fixed angular frequencies, cannot fully account for the existing experimental observations. To address this limitation, we introduce and derive the generalized Gouy rotation angle, which links the Gouy phase of an extended Landau state -- featuring a periodically oscillating beam width -- to the experimentally observed angular variation. In particular, this framework predicts a broader spectrum of angular frequencies and captures the reversal of rotation direction observed in electron vortex beams with negative topological charge. Calculations based on experimental parameters show good agreement with previously published data and are further validated here by numerical simulations using the Chebyshev method. Our results are, in principle, applicable to any system involving electron vortex beams in uniform magnetic fields, and provide a foundation for exploring vortex electrons in Glaser and other nonuniform magnetic fields.
• Abstract（参考訳）: 電子渦ビームの内在的な回転は、その相構造によって制御され、ビームの円筒対称性を破って磁場下で実験的に観察されている。 しかし、従来のランダウ状態は3つの固定角周波数を予測できない。 この制限に対処するために、ランダウ状態(周期的に振動するビーム幅を含む)のグーイ位相を実験的に観測された角変化に結びつける一般化したグーイ回転角を導入・導出する。 特に、この枠組みは角周波数の広いスペクトルを予測し、負のトポロジカル電荷を持つ電子渦ビームで観測される回転方向の反転を捉える。 実験パラメータに基づく計算は、以前に公表されたデータとよく一致し、チェビシェフ法を用いて数値シミュレーションによりさらに検証される。 我々の結果は、原理的には、均一磁場における電子渦ビームを含むあらゆるシステムに適用でき、また、グレーザーや他の不均一磁場における渦電子の探索の基礎となる。

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