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相对论电子涡旋束:角动量和自旋轨道相互作用。

Relativistic electron vortex beams: angular momentum and spin-orbit interaction.

机构信息

Applied Optics Group, School of Physics, National University of Ireland, Galway, Galway, Ireland.

出版信息

Phys Rev Lett. 2011 Oct 21;107(17):174802. doi: 10.1103/PhysRevLett.107.174802. Epub 2011 Oct 17.

DOI:10.1103/PhysRevLett.107.174802
PMID:22107526
Abstract

Motivated by the recent discovery of electron vortex beams carrying orbital angular momentum (AM), we construct exact Bessel-beam solutions of the Dirac equation. They describe relativistic and nonparaxial corrections to the scalar electron beams. We describe the spin and orbital AM of the electron with Berry-phase corrections and predict the intrinsic spin-orbit coupling in free space. This can be observed as a spin-dependent probability distribution of the focused electron vortex beams. Moreover, the magnetic moment is calculated, which shows different g factors for spin and orbital AM and also contains the Berry-phase correction.

摘要

受最近发现携带轨道角动量 (AM) 的电子涡旋束的启发,我们构建了狄拉克方程的精确贝塞尔光束解。它们描述了对标量电子束的相对论和非傍轴修正。我们用贝里相位修正来描述电子的自旋和轨道 AM,并预测自由空间中的固有自旋-轨道耦合。这可以表现为聚焦电子涡旋束的自旋相关概率分布。此外,还计算了磁矩,它显示了自旋和轨道 AM 的不同 g 因子,并且还包含了贝里相位修正。

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