論文の概要: Dynamics of relativistic vortex electrons in external laser fields

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.02390v3
• Date: Sat, 09 Nov 2024 15:09:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-12 14:03:41.527685
• 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: レーザーパルスによる正面衝突時の渦電子のダイナミクスを系統的に研究した。 我々はボルコフ・ベッセル波動関数を用いた理論的枠組みを開発し、これらの外部場における渦電子の特性を記述する。 この研究は、より現実的なレーザーや他の外部磁場を用いた渦電子ビームの操作に関する調査の基準となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4924880547843307
• License:
• Abstract: Investigating the interactions of vortex electrons with electromagnetic fields is crucial for advancing particle acceleration techniques, scattering theory in background fields, and developing novel electron beams for material diagnostics. In this work, we systematically study the dynamics of relativistic vortex electrons during their head-on collisions with linearly polarized (LP) and circularly polarized (CP) laser pulses, as well as their superposition. We develop a theoretical framework using Volkov-Bessel wave functions to describe the spatiotemporal characteristics of vortex electrons in these external fields. We show that the beam center of the vortex electron follows the classical trajectory of a point-charge electron while maintaining the transverse structure of both vortex eigenstates and superposition states. Specifically, CP laser pulses cause the beam center to rotate, while LP laser pulses induce a lateral shift. The combined effect of LP and CP laser pulses in a two-mode field results in a twisted spiral pattern. Our findings demonstrate the potential for versatile control of vortex electron beams using various laser modes, providing a foundation for future experimental and theoretical studies. This work serves as a benchmark reference for investigations into the manipulation of vortex electron beams using more realistic laser or other types of external fields.
• Abstract（参考訳）: 渦電子と電磁場との相互作用を調べることは、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開発に不可欠である。 本研究では,線形偏光 (LP) および円偏光 (CP) レーザーパルスによる頭部衝突時の相対論的渦電子のダイナミクスと重ね合わせについて系統的に研究する。 我々はボルコフ・ベッセル波動関数を用いた理論的枠組みを開発し、これらの外部場における渦電子の時空間特性を記述する。 渦電子のビーム中心は、渦固有状態と重ね合わせ状態の両方の逆構造を維持しながら、点電荷電子の古典的な軌跡に従うことを示す。 具体的には、CPレーザーパルスはビーム中心を回転させ、LPレーザーパルスは横シフトを誘導する。 2モードの磁場におけるLPとCPのレーザーパルスの複合効果は、ねじれスパイラルパターンをもたらす。 本研究は, 種々のレーザーモードを用いた渦電子ビームの多目的制御の可能性を示し, 今後の実験的・理論的研究の基礎となるものである。 この研究は、より現実的なレーザーや他の外部磁場を用いた渦電子ビームの操作に関する調査の基準となる。

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