論文の概要: Angular momentum dynamics of vortex particles in accelerators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.08763v1
• Date: Fri, 11 Jul 2025 17:20:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-14 18:03:54.441599
• Title: Angular momentum dynamics of vortex particles in accelerators
• Title（参考訳）: 加速器における渦粒子の角運動量ダイナミクス
• Authors: D. Karlovets, D. Grosman, I. Pavlov,
• Abstract要約: 渦粒子は高エネルギー衝突でスピン偏光ビームを補う(あるいは置き換える)ことができる。 渦粒子加速はライナックスでより実現可能であり、シベリアのヘビは角運動量操作の道具として機能する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Experiments with spin-polarized beams of leptons and hadrons typically employ plane-wave states with definite momenta and energies. In contrast, vortex states represent cylindrical waves carrying a well-defined orbital angular momentum projection along the propagation direction. This projection can be arbitrarily large, endowing such particles with magnetic moments orders of magnitude greater than those of plane-wave states. Consequently, vortex particles could complement - or even replace - spin-polarized beams in high-energy collisions, enabling access to observables beyond the reach of the conventional states. Although relativistic vortex beams have yet to be realized, we investigate the radiative and non-radiative dynamics of angular momentum for vortex particles in accelerators. We compute the timescale for angular momentum loss via photon emission, finding it significantly longer than typical acceleration times. The non-radiative dynamics is governed by precession, with the orbital angular momentum precessing at a frequency markedly different from that of spin. Similar to spin tunes in circular accelerators, this can induce resonances that disrupt the beam's orbital momentum - occurring far more frequently for vortex beams than for spin-polarized ones. Thus, vortex particle acceleration can be more feasible in linacs, while Siberian snakes could serve as a tool for angular momentum manipulations.
• Abstract（参考訳）: レプトンとハドロンのスピン偏極ビームによる実験は、通常は一定のモータとエネルギーを持つ平面波状態を用いる。 対照的に渦状態は、伝播方向に沿って明確に定義された軌道角運動量プロジェクションを持つ円筒波を表す。 この射影は任意に大きくなり、そのような粒子は平面波状態よりもマグネティックモーメントのオーダーが大きい。 その結果、渦粒子は高エネルギー衝突でスピン偏光ビームを補う(あるいは置き換える)ことができ、従来の状態を超えて観測可能なものにアクセスできるようになる。 相対論的渦ビームはまだ実現されていないが,加速器内の渦粒子に対する角運動量の放射的および非放射的ダイナミクスについて検討する。 我々は、光子放射による角運動量損失の時間スケールを計算し、通常の加速時間よりもかなり長くなることを発見した。 非放射動力学は、軌道角運動量(英語版)がスピンと著しく異なる周波数で先行して支配される。 円形加速器のスピンチューンと同様に、これはビームの軌道運動量を破壊する共鳴を誘導し、スピン偏光子よりも渦ビームの方がはるかに頻繁に起こる。 したがって、渦粒子加速はライナックスでより実現可能であり、シベリアのヘビは角運動量操作の道具として機能する可能性がある。

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