論文の概要: Fringe field induced spin-OAM mixing of twisted electrons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.03002v1
- Date: Fri, 03 Jul 2026 06:36:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-07 22:26:29.489869
- Title: Fringe field induced spin-OAM mixing of twisted electrons
- Title（参考訳）: ツイスト電子のフランジ場誘起スピン-OAM混合
- Abstract要約: 軸対称磁気コイルの入口・出口領域におけるねじれ電子伝播におけるスピン効果について検討した。
直交的に変化するソレノイド場が生成する同軸スピノル方程式を導出するが、通常の対角的ゼーマン項に加えて、外界勾配に比例する逆パウリカップリングを導出する。
我々は、対応する遷移振幅を導出し、それらの位相がエルマコフ累積と対角スピン軌道回転によってどのように一緒に支配されるかを示す。
- 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: We study spin effects in twisted-electron propagation through the entrance or exit region of an axially symmetric magnetic coil. Starting from the Foldy-Wouthuysen reduction of the Dirac equation, we derive a paraxial spinor equation in which the longitudinally varying solenoidal field produces, in addition to the usual diagonal Zeeman term, a transverse Pauli coupling proportional to the fringe-field gradient. The scalar transverse dynamics is treated exactly by the Ermakov mapping, which absorbs the longitudinally dependent focusing into a metaplectic scaling transformation and reduces the orbital evolution to that of a stationary two-dimensional oscillator. On this background, the transverse Pauli term is treated perturbatively and yields an explicit first-order correction for arbitrary realistic solenoidal profiles. Axial symmetry implies conservation of the total projection of angular momentum, so each spin flip is accompanied by a compensating one-quantum change of orbital angular momentum. In addition, the linear coordinate structure of the perturbation restricts the first-order dynamics to at most two neighboring radial sidebands for each incoming oscillator component. We derive the corresponding transition amplitudes and show how their phases are governed jointly by the Ermakov accumulation and the diagonal spin-orbital rotation. The resulting framework provides a direct way to quantify spin-orbit mixing of twisted electrons in realistic magnetic lenses and solenoidal beam-line elements, and it identifies a route toward controlled spin-OAM conversion in engineered sequences of magnetic-field edges.
- Abstract（参考訳）: 軸対称磁気コイルの入口・出口領域におけるねじれ電子伝播におけるスピン効果について検討した。
ディラック方程式のFoldy-Wouthuysen還元から始めて、縦に変化するソレノイド場が生成するパラ軸スピノル方程式を導出する。
このスカラー逆ダイナミクスは、Ermakov写像によって正確に扱われ、これは、経時的に依存する焦点をメタプレクティックなスケーリング変換に吸収し、軌道の進化を静止2次元発振器に還元する。
この背景から、横パウリ項は摂動的に扱われ、任意の現実的なソレノイドプロファイルに対して明示的な一階補正が得られる。
軸対称は角運動量の総射影の保存を意味するので、各スピンフリップには軌道角運動量の1量子変化が伴う。
さらに、摂動の線形座標構造は、各入射発振器成分に対して1次ダイナミクスを少なくとも2つの隣り合うラジアルサイドバンドに制限する。
我々は、対応する遷移振幅を導出し、それらの位相がエルマコフ累積と対角スピン軌道回転によってどのように一緒に支配されるかを示す。
結果として得られるフレームワークは、現実的な磁気レンズとソレノイドビーム線要素におけるねじれた電子のスピン軌道混合を定量化する直接的な方法を提供し、磁場エッジのエンジニアリングシーケンスにおける制御されたスピン-OAM変換への経路を特定する。
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