“呼吸”涡旋电子波包在磁场中的辐射

当具有轨道角动量(OAM)的涡旋电子进入磁场时,其量子态需用非稳态拉盖尔-高斯(NSLG)态而非稳态朗道态描述。这类NSLG态的关键特征是电子波包均方根半径的振荡,类似于电子感应加速器中的振荡。经典理论认为,这种振荡电荷分布将辐射光子。这引出一个核心问题:该辐射是否会导致轨道角动量流失,从而削弱电子的涡旋特性? 为探究此问题,研究人员通过NSLG态电子推导出电荷与电流密度,并求解麦克斯韦方程组。该工作计算了辐射总功率与发射场的角动量,量化了涡旋电子在纵向磁场传播过程中能量与轨道角动量的损失率。结果表明,辐射功率与角动量损失均可忽略不计——这意味着至少在准经典近似下,直线加速器(linac)仍是维持相对论性涡旋电子及其他带电粒子涡旋特性的理想工具。
提交arXiv: 2025-09-25 14:08

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