論文の概要: Dynamics of Relativistic Vortex Electrons in External Laser Fields
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.02390v1
- Date: Mon, 5 Aug 2024 11:32:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-06 13:46:54.807777
- Title: Dynamics of Relativistic Vortex Electrons in External Laser Fields
- Title（参考訳）: 外部レーザー場における相対論的渦電子のダイナミクス
- Authors: Mamutjan Ababekri, Yu Wang, Ren-Tong Guo, Zhong-Peng Li, Jian-Xing Li,
- Abstract要約: 電磁場との渦電子相互作用は、粒子加速技術の進歩、背景場の散乱理論、材料診断のための新しい電子ビームの獲得に不可欠である。
線形偏光(LP)および円偏光(CP)レーザーパルスにおける渦電子の伝播を2モードレーザーパルスで分離・結合した形で検討した。
レーザーパルスによる渦電子の多角的制御は, レーザー背景における渦散乱の基準となり, レーザー制御による新たな渦モードの達成を刺激し, 特殊な材料を標的とした診断プローブとして実現した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4924880547843307
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Investigating vortex electron interactions with electromagnetic fields is essential for advancing particle acceleration techniques, scattering theory in background fields, and obtaining novel electron beams for material diagnostics. A systematic investigation into the dynamics of vortex electrons in external laser fields and the exploration of laser-induced vortex modes remains lacking. In this work, we study the propagation of vortex electrons in linearly polarized (LP) and circularly polarized (CP) laser pulses, both separately and in their combined form in two-mode laser pulses. The theoretical formalism is developed by utilizing Volkov-Bessel wave functions, and the four-current density is obtained as a crucial observable quantity. Numerical results illustrate the dynamics of vortex electrons in external lasers, showing that the beam center of the vortex electron follows the classical motion of a point charge electron, while maintaining the probability distribution structure for both vortex eigenstates and superposition modes. The combined effect of LP and CP laser pulses in the two-mode laser field allows for the versatile control of vortex electrons, which is absent with LP or CP lasers alone, at femtosecond and sub-nanometer scales. Our findings demonstrate the versatile control over vortex electrons via laser pulses, with our formalism providing a reference for vortex scattering in laser backgrounds and inspiring the laser-controlled achievement of novel vortex modes as targeted diagnostic probes for specialized materials.
- Abstract（参考訳）: 電磁場との渦電子相互作用の調査は、粒子加速技術の進歩、背景場の散乱理論、材料診断のための新しい電子ビームの獲得に不可欠である。
外部レーザー場における渦電子のダイナミクスとレーザー誘起渦モードの探索に関する系統的研究は依然として不十分である。
本研究では, 線形偏光(LP)および円偏光(CP)レーザーパルスにおける渦電子の伝播を, 2モードレーザーパルスにおいて別々に, 組み合わせて検討した。
ボルコフ・ベッセル波動関数を用いて理論定式化を行い, 重要な観測量として4電流密度を求める。
数値的な結果は、渦電子のビーム中心が点電荷電子の古典的な運動に追従し、渦固有状態と重ね合わせモードの両方の確率分布構造を維持していることを示す。
2モードレーザー場におけるLPおよびCPレーザーパルスの複合効果により、フェムト秒およびサブナノメートルスケールでLPまたはCPレーザー単独で欠く渦電子の多目的制御が可能となる。
レーザーパルスによる渦電子の多角的制御は, レーザー背景における渦散乱の基準となり, レーザー制御による新たな渦モードの達成を刺激し, 特殊な材料を標的とした診断プローブとして実現した。
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