論文の概要: Absorption of a twisted photon by an electron in strong magnetic field

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.19162v1
• Date: Thu, 24 Oct 2024 21:11:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-28 13:33:20.136032
• Title: Absorption of a twisted photon by an electron in strong magnetic field
• Title（参考訳）: 強磁場中における電子によるねじれ光子の吸収
• Authors: A. A. Shchepkin, D. V. Grosman, I. I. Shkarupa, D. V. Karlovets,
• Abstract要約: この研究は、シュウィンガー極限までの強い磁場における相対論的電子によるねじれた光子の吸収を研究する。 入射光子の角運動量の増加と初期電子の角運動量の増加に伴い、全吸収断面積が減少することがわかった。 我々の発見は、天体物理学的な環境において、重要な分野におけるQEDプロセスの理解を改善するのに役立ちます。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The work investigates absorption of a twisted photon, which possesses quantized total angular momentum (TAM), by a relativistic electron with the Lorentz factor $\gamma \sim 1-10$ in a strong magnetic field up to the Schwinger limit, $H_c = 4.4\cdot 10^{13}$ G. We examine the absorption cross sections and their dependence on the parameters of the incident photon and the initial Landau electron. It is found that total absorption cross sections decrease as angular momentum of the incident photon increases and increase as angular momentum of the initial electron grows. The process is also compared across different magnetic field strengths, and the contribution of various electron spin transitions to total absorption cross section is analyzed. We also find that the processes without an electron spin flip dominate and, on top of that, an asymmetry in the ``spin-down'' $\rightarrow$ ``spin-up'' and the ``spin-up'' $\rightarrow$ ``spin-down'' transitions is observed. Specifically, the cross sections for the ``spin-down'' $\rightarrow$ ``spin-up'' transition are larger, which can be interpreted as an analogy of the Sokolov-Ternov effect present for photon emission. Finally, the cross sections are found to be almost constant as the transverse momentum of the photon varies from $0.1$ eV to $100$ keV. Our findings can help to improve the understanding of the QED processes in critical fields, typical for astrophysical environments, e.g. magnetospheres of neutron stars.
• Abstract（参考訳）: この研究は、量子化された全角運動量(TAM)を持つツイスト光子の吸収を、ローレンツ因子$\gamma \sim 1-10$の相対論的電子によりシュウィンガー極限まで強い磁場中で、$H_c = 4.4\cdot 10^{13}$ Gで調べる。 入射光子の角運動量の増加と初期電子の角運動量の増加に伴い、全吸収断面積が減少することがわかった。 この過程は、異なる磁場強度で比較され、全吸収断面積への様々な電子スピン遷移の寄与が解析される。 また、電子スピンフリップのない過程が支配的であり、その上、 ``spin-down'' $\rightarrow$ ``spin-up'' と ``spin-up'' $\rightarrow$ ``spin-down'' の遷移における非対称性が観察される。 具体的には、 ``spin-down'' $\rightarrow$ ``spin-up'' 遷移の断面はより大きく、光子放出のソコロフ・テルノフ効果の類似と解釈できる。 最後に、光子の逆運動量が0.1ドル eV から100ドル keV に変化するため、断面はほぼ一定であることが分かる。 我々の発見は、天体物理学的な環境、例えば中性子星の磁気圏において、臨界領域におけるQED過程の理解を改善するのに役立ちます。

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