論文の概要: Quantum transport of vortex electrons in bending magnets and circular accelerators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.08010v1
• Date: Thu, 05 Nov 2026 13:34:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-07 04:55:13.520337
• Title: Quantum transport of vortex electrons in bending magnets and circular accelerators
• Title（参考訳）: 曲げ磁石および円形加速器における渦電子の量子輸送
• Abstract要約: 加速器における単一粒子波パケットのサイズと位相構造を制御することは実験的な課題である。 重要な例は、相対論的渦電子を、狭い軌道角運動量(OAM)分布を維持しながら、衝突点へ輸送することである。 我々は,パケット加速度を考慮に入れた実効ハミルトニアンを導出し,一般化されたBMT型方程式を導出し,両磁束境界における電子状態と一致させ,平均OAMとその分散を計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2348805691644085
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Controlling the sizes and phase structure of single-particle wave packets in accelerators remains an experimental challenge and requires understanding how bending magnets transform these states. An important example is transporting relativistic vortex electrons through the magnets to a collision point while keeping a narrow orbital-angular-momentum (OAM) distribution. We derive an effective Hamiltonian that accounts for the packet acceleration, employ it to obtain a generalized BMT-like equation, match the electron state at both magnet boundaries, and calculate the mean OAM and its variance. A half turn can reverse the mean OAM relative to the momentum while broadening its distribution, so recovering the mean does not ensure state recovery. We identify windows in packet sizes and bend angles for a small OAM spread and show that weak bends can produce narrow distributions with the mean OAM tilted relative to the momentum, making these states candidates for spatiotemporal vortices. For a few MeV electrons, we propose to use half-turn magnets that leave the mean OAM nearly antiparallel to the momentum while keeping its distribution narrow. For a circular orbit in a uniform field, the OAM variance after the exit grows as $N^2$ over $N$ turns, favoring linear accelerators, such as LINAC at JINR, for first experiments in MeV range.
• Abstract（参考訳）: 加速器における単一粒子波パケットのサイズと位相構造を制御することは実験的な課題であり、曲がり磁石がこれらの状態をどのように変化させるかを理解する必要がある。 重要な例は、相対論的渦電子を、狭い軌道角運動量(OAM)分布を維持しながら、衝突点へ輸送することである。 パケット加速度を考慮に入れた実効ハミルトニアンを導出し、一般化されたBMT型方程式を求め、両磁石境界における電子状態と一致させ、平均OAMとその分散を計算する。 ハーフターンは、その分布を拡大しながら、運動量に対して平均OAMを反転させることができるので、平均の回復は状態回復を保証しない。 我々は,小径のOAM拡散に対して,パケットサイズおよび曲げ角度の窓を識別し,その振動量に対して平均OAM傾きの狭い分布を生じさせることで,時空間渦の候補となる。 数個のMeV電子に対して、平均OAMをその分布を狭めながら運動量にほぼ反平行にする半回転磁石を用いることを提案する。 一様体における円軌道の場合、出口後のOAM分散は$N^2$ over $N$ turnとして増大し、最初の実験はJINRのLINACのような線形加速器に有利である。

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