論文の概要: Diffraction of atomic matter waves through a 2D crystal

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.02360v1
• Date: Tue, 03 Dec 2024 10:35:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-04 21:11:22.980745
• Title: Diffraction of atomic matter waves through a 2D crystal
• Title（参考訳）: 2次元結晶中における原子性物質波の回折
• Authors: Carina Kanitz, Jakob Bühler, Vladimír Zobač, Joseph J. Robinson, Toma Susi, Maxime Debiossac, Christian Brand,
• Abstract要約: 単層グラフェンを通したキロボルトエネルギーにおけるヘリウムおよび水素原子の通常の入射時に回折を示す。 我々の結果は、トムソンとリードによる電子による最初の透過実験の原子対である。 我々は,非チャートエネルギー系におけるデコヒーレンスの研究や,新しい物質波センサの開発に刺激を与えることを期待している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Interferometry of atomic matter waves is an essential tool in fundamental sciences [1-5] and for applied quantum sensors [6-10]. The sensitivity of interferometers scales with the momentum separation of the diffracted matter waves, leading to the development of large-momentum transfer beam splitters [11,12]. However, despite decades of research, crystalline gratings used since the first atomic diffraction experiments are still unmatched regarding momentum transfer [13]. So far, diffraction through such gratings has only been reported for subatomic particles, but never for atoms. Here, we answer to this century-old challenge by demonstrating diffraction of helium and hydrogen atoms at kiloelectronvolt energies through single-layer graphene at normal incidence. Despite the atoms' high kinetic energy and coupling to the electronic system of graphene, we observe diffraction patterns featuring coherent scattering of up to eight reciprocal lattice vectors. Diffraction in this regime is possible due to the short interaction time of the projectile with the atomically-thin crystal, limiting the momentum transfer to the grating. Our demonstration is the atomic counterpart of the first transmission experiments with electrons by Thomson and Reid [14,15], unlocking new potentials in atom diffraction. We expect our findings to inspire studies of decoherence in an uncharted energy regime and the development of new matter-wave-based sensors.
• Abstract（参考訳）: 原子間物質波の干渉計は、基礎科学 [1-5] と応用量子センサー [6-10] に欠かせない道具である。 干渉計の感度は、回折された物質波の運動量分離とともにスケールし、大きなモーメント移動ビームスプリッター[11,12]の開発に繋がる。 しかし、何十年もの研究にもかかわらず、最初の原子回折実験で使われた結晶格子は、運動量移動についてはまだ一致していない[13]。 これまでのところ、このような格子による回折は、サブ原子粒子に対してのみ報告されているが、原子に対しては報告されていない。 ここでは、通常の入射時に単層グラフェンを通したキロボルトエネルギーでヘリウムと水素原子の回折を示すことで、この世紀の挑戦に答える。 原子の高運動エネルギーとグラフェンの電子系との結合にもかかわらず、最大8個の相互格子ベクトルのコヒーレント散乱を特徴とする回折パターンを観察する。 この状態における回折は、発射体と原子の薄い結晶との短い相互作用時間のために可能であり、格子への運動量移動を制限する。 私たちの実験は、トムソンとリードによる電子による最初の透過実験の原子対で、原子回折の新しいポテンシャルを解き放つ。 我々は,非チャートエネルギー系におけるデコヒーレンスの研究や,新しい物質波センサの開発に刺激を与えることを期待している。

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