Spin-dependent two-color Kapitza-Dirac effects
本文分析了电子在激光场中的自旋行为。我们提出了一个实验上可实现的方案，其中自旋相关的激光和电子之间的相互作用的影响占主导地位。激光相互作用强度和入射电子速度都在非相对论范围内。因此，这种分析可能会导致新的方法来创建和表征自旋极化非相对论飞秒电子脉冲。
2021-05-14 quant-ph
The Kapitza - Dirac effect
卡皮查-狄拉克效应是准直良好的粒子束被光的驻波衍射。为什么这很有趣？将这种情况与介绍性物理教科书中激光束被光栅衍射的例子进行比较，粒子束扮演入射波的角色，而驻波扮演材料光栅的角色，突出了粒子-波二象性。衍射的粒子束除了是粒子波二象性的一个很好的例子外，还是相干的.这使得物质干涉仪的建设和解释为什么卡皮察-狄拉克效应是在原子光学领域的主力之一。原子光学关注的是以类似于用光学元件操纵光波的方式操纵原子波。物理学这一新领域的兴奋和活跃部分源于人们认识到，物质波的较短德布罗意波长允许衍射和干涉实验的终极灵敏度，原则上远远超过它们的光学类似物。卡皮查-狄拉克效应不仅是这一物理学领域的重要工具，而且从未观察到电子的衍射峰，这最初是在1933年提出的。为什么没有观察到这一点？激光与电子的相互作用和激光与原子的相互作用之间的关系是什么，或者换句话说，有质动力势和光移势之间的关系是什么？有没有可能用卡皮查-狄拉克效应来制造其他粒子的干涉仪？本文将探讨这些问题。
2000-07-25 quant-ph
Perturbative solution approach for computing the two-photon Kapitza-Dirac effect in a Gaussian beam standing light wave
本文提出一种相对论框架下的微扰解法，通过动量空间傅里叶变换计算高斯光束驻波光场中的双光子Kapitza-Dirac电子衍射，避免了时间步进并具有二次方标度和易并行化特点。
2024-06-28 quant-ph
Kapitza-Dirac blockade: A universal tool for the deterministic preparation of non-Gaussian oscillator states
谐振子是最基本的量子系统之一，在分子物理、纳米粒子捕获和量子信息处理中有重要应用。它们的等距离能级间距通常是期望的特征，但如果目标是确定性地填充特定本征态，则同时是一个挑战。在这里，我们展示了如何在双色激光场的跃迁振幅的干涉可以抑制谐振子状态的顺序爬升（Kapitza-Dirac封锁），并实现能量本征态，薛定谔猫和其他非高斯态的选择性激发。这种技术可以将谐振子转换成相干的二能级系统，也可以用来制造大动量转移的物质波分束器。为了说明这一概念的普遍性，我们讨论了可行的实验，涵盖了许多数量级的质量，从单个电子在大分子介电纳米粒子。
2021-05-14 quant-ph
Atomic Kapitza-Dirac effect with quadrupole transitions
原子与光场之间的相互作用通常用电偶极近似来描述。我们表明，电四极项是重要的Kapitza-Dirac安排光光栅共振与四极原子跃迁。我们推导出的衍射图案，这在某些情况下是实验验证与偶极子过渡使用相同的技术。
2013-11-05 physics.atom-ph quant-ph
Spin dynamics in the Kapitza-Dirac effect
研究了高频高强度激光驻波与Kapitza-Dirac散射中电子自旋动力学。基于含时狄拉克方程，我们发展了一个完全相对论性的电子运动量子理论。独特的自旋动力学，拉比振荡和完整的自旋翻转过渡，证明了Kapitza-狄拉克散射涉及三个光子在一个参数制度访问未来的高功率X射线激光源。拉比频率，因此，衍射图案被证明是至关重要的自旋自由度。
2012-07-24 physics.optics quant-ph
Strong coupling of virtual negative states in the Kapitza-Dirac effect
Shanghai Normal University（上海师范大学）
研究了Kapitza-Dirac效应中虚拟负态对双光子动力学衍射振幅的主要贡献，并通过时间依赖微扰理论的解验证了负态耦合在强激光场和任意低幅射场中的主导作用。
2026-05-19 quant-ph
Two-Body Kapitza-Dirac Scattering of One-Dimensional Ultracold Atoms
University of Hamburg（汉堡大学）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）
研究一维谐振子中两原子在光格子中的双体Kapitza-Dirac散射，分析相互作用强度、晶格深度等参数对衍射图案的影响，提供精确的少体基准。
2025-12-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Four-Photon Kapitza-Dirac Effect as Electron Spin Filter
从理论上论证了利用基频和三次谐波产生的双色驻波进行Kapitza-Dirac衍射制作电子分束器的可行性。布拉格区的相对论电子吸收三个频率为w的光子，发射一个频率为3 w的光子，即四光子Kapitza-Dirac效应。在这种四光子Kapitza-Dirac效应中，不同偏振的第三级谐波激光束产生不同的自旋效应。结果表明，初始态和散射态之间的拉比振荡的形状发生了变化，出现了两个不相等的峰。在基波和三次谐波的圆极化中，尽管有拉比振荡，自旋下降的电子在0.56 fs的间隔保持其动量和自旋。此外，我们提出了一个电子自旋滤波器的组合的线性偏振的基本激光束和三次谐波与圆偏振的散射电子束根据其自旋状态。
2018-03-07 physics.atom-ph quant-ph
Spin dynamics in Kapitza-Dirac scattering of electrons from bichromatic laser fields
本文研究了非相对论电子与反向传播的线偏振双色激光波的Kapitza-Dirac散射。重点在于电子自旋动力学的布拉格制度时，激光场具有的频率比为2。为此，在坐标空间和动量空间中数值求解含时泡利方程。我们的数值结果证实了分析推导。我们证明，对于某些入射电子动量，散射至关重要地依赖于电子自旋经历特征拉比样振荡。拉比振荡达到最大振幅的参数制度。我们还简要讨论了质子自旋相关的Kapitza-Dirac散射。
2016-08-10 physics.atom-ph quant-ph
Coherent regime of Kapitza-Dirac effect with electrons
Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学物理学院）；Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Carl Zeiss Microscopy GmbH（卡尔蔡司显微镜有限公司）
研究人员在扫描电子显微镜中利用20 keV和30 keV的高能电子观测到Kapitza-Dirac效应，发现边带布居数随耦合强度增加呈现相干可逆振荡，该效应可作为相干电子分束器或相位板。
2026-07-30 quant-ph
Beam focus and longitudinal polarization influence on spin dynamics in the Kapitza-Dirac effect
通过求解相对论性Dirac方程，利用含时微扰理论研究了光束聚焦产生的纵向激光偏振分量对Kapitza-Dirac散射中自旋动力学的影响.纵向光束偏振分量的横向空间依赖性占，通过近似高斯光束与平面波分量。我们发现，从纵向激光束偏振分量的修正近似与衍射角$ε$的二次幂成比例，由此我们得出结论，对于足够低的光束焦点，光束聚焦的相关影响可以忽略不计。
2022-06-01 physics.optics quant-ph
Time evolution of charged particle wave functions in optical crystal: The coherent Kapitza-Dirac effect for plasma-based proton beams
数值计算了一维无限深方势阱中光学晶体有质动力势的定态本征态和本征值。将入射粒子的初态取为高斯态，在有质动力势定态本征态的基础上展开，得到粒子与光学晶体相互作用过程中的波函数随时间的演化。从概率密度的时间演化的结果，它是观察到的粒子得到本地化在横向上的等距位置，这导致在衍射图案。分析了衍射图样随时间的演化。作为应用，研究了质子束的衍射问题，并对微波等离子体质子束衍射系统的实验参数进行了优化。这些观测结果对质子基物质波干涉仪的设计具有重要意义。
2020-02-18 quant-ph
A Kapitza-Dirac-Talbot-Lau interferometer for highly polarizable molecules
物质波的研究是量子物理学的一个蓬勃发展的领域，最近激发了许多关于电子、中子、原子、玻色凝聚系综、冷团簇和热分子的研究。复杂物体的相干性实验对于探索向经典物理学的过渡、测量分子性质以及测试新的时空模型都很有意义。对于复杂分子的物质波实验，衍射分子和光栅壁之间相互作用的强色散效应是一个主要挑战，因为它对分子束的速度选择施加了巨大的限制。我们在这里描述的第一个实验实现的一个新的干涉仪，解决了这个问题相结合的优点Talbot-Lau设置的光学相位光栅的好处，我们显示量子干涉与新的大分子。
2008-02-22 quant-ph
Controlling electron spin dynamics in bichromatic Kapitza-Dirac scattering by the laser field polarization
本文研究了电子束在不同偏振态下与反向传播双色激光波的Kapitza-Dirac散射。相应的散射概率得到的时间相关的狄拉克方程的解析解和数值解，假设场频率比为2。当基本场模式是圆偏振的，我们表明，自旋动力学一般被抑制在低强度，但在高强度可以变得明显。相反，当线性或椭圆偏振的基模与圆偏振的二次谐波组合时，在低场强下已经产生强自旋效应。特别是，极化配置被确定为自由电子的自旋过滤器。
2017-05-21 physics.atom-ph quant-ph
Computational relativistic quantum dynamics and its application to relativistic tunneling and Kapitza-Dirac scattering
计算方法是不可或缺的研究量子动力学的相对论性光物质相互作用的参数制度，分析方法变得不适用。我们提出了求解含时Dirac方程和含时Klein-Gordon方程的数值方法及其在高性能图形卡上的实现。这些方法使我们能够研究强激光场中的类氢高电荷态离子隧穿和相对论体系中的Kapitza-Dirac散射。
2013-06-04 physics.atom-ph physics.comp-ph quant-ph
Interference between Quantum Paths in Coherent Kapitza-Dirac Effect
在Kapitza-Dirac效应中，原子、分子或快速电子被衍射离开由两个反向传播的激光场产生的光强的驻波光栅。在超快电子光学中，这种相干分束器为超快光束整形提供了有趣的前景。在这里，我们研究，分析和数值计算，两个激光场之间的倾斜角脉冲，低能电子束的衍射的效果。对于足够高的光强度，我们观察到丰富多样的复杂衍射图案。这些不仅反映了由激光场的不同矢量分量形成的强度光栅散射的电子之间的干涉。对于一定的光强度和电子速度，它们也可能是由这些有质动力散射与直接光吸收和受激发射过程之间的干涉引起的，而这通常是远场光所禁止的。我们的研究结果可能会打开前景的相干操纵和控制的超快电子束的自由空间光。
2019-05-02 physics.optics quant-ph
Theory and experimental verification of Kapitza-Dirac-Talbot-Lau interferometry
Kapitza-Dirac-Talbot-Lau干涉法（KDTLI）是近年来发展起来的一种用于研究大分子量子波动性质的方法。一个相空间的处理，使我们能够获得封闭的近场干涉图案，以及莫尔型图案，将出现如果分子被视为经典粒子的方程。该模型提供了一个简单而优雅的方式来考虑分子的相移相关的光学偶极子电位，以及在第二个光栅的光子吸收的非相干效应。我们目前的实验结果为不同的分子量，极化率和吸收截面使用富勒烯和氟富勒烯和讨论的对齐要求。我们的结果与C60和C70，C60 F36和C60 F48验证了理论描述的高精度。
2009-03-27 physics.atm-clus quant-ph
Are atoms waves or particles?
结果表明，原子的Kapitza-Dirac效应，这一直被认为是他们的波动性的证据，可以解释为一个点状物体的散射的周期性激光场。
2004-09-28 quant-ph
Diffraction of walking drops by a standing Faraday wave
Department of Mathematics, MIT（麻省理工学院数学系）；Department of Mechanical Engineering, Boston University（波士顿大学机械工程系）；Department of Mathematics, UNC, Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校数学系）
本文报告了导波流体力学中行走液滴被驻立 Faraday 波偏转并产生类 Kapitza-Dirac 效应衍射图样的现象，揭示了由失谐引发的非共振效应及 ponderomotive 效应。
2024-12-25 nlin.CD physics.flu-dyn quant-ph
Confluent Crum-Darboux transformations in Dirac Hamiltonians with $PT$-symmetric Bragg gratings
我们考虑的光学系统中，光的传播可以描述由一个Dirac-like方程与$PT$ -对称哈密顿。为了构造精确可解的组态，我们推广了一维Dirac方程的合流Crum-达布变换.讨论了相关的缠绕算子的性质，并给出了高阶变换的显式形式。我们利用这些结果推导出一个多参数类的精确可解系统，其中平衡的增益和损耗所代表的$PT$对称折射率可以意味着本地化的电场的材料。
2016-12-19 hep-th math-ph math.MP
Diffraction of entangled particles by light gratings
我们分析了动量纠缠粒子的Kapitza-Dirac效应的衍射机制。检测模式显示两个粒子的干扰。在单模的情况下，我们确定一个不连续的联合检测概率，与非可分离状态的空间的断开字符的集合。对于高斯多模态，我们推导出衍射图样，提供了一个例子的依赖纠缠的光-物质相互作用。当粒子是相同的，我们可以探讨交换和纠缠效应之间的关系。我们发现重叠和施密特数之间的互补行为。特别地，对称纠缠可以抵消交换效应。
2015-03-09 quant-ph
Scattering of light and atoms in a Fermi-Dirac gas with BCS pairing
本文从理论上研究了超流态下费米-狄拉克气体的光学性质。我们计算了对标准柱密度的磁化率结果的量子统计修正。我们还考虑了原子的布拉格衍射，通过光激发的两个相交的激光束之间的光子跃迁。不同内能级原子间的Bardeen-Cooper-Schrieffer配对放大了非相干散射过程。费米-狄拉克气体的吸收谱线宽度被展宽和移动。Bardeen-Cooper-Schrieffer配对引入了一个碰撞局域场位移，它可能会戏剧性地支配洛伦兹-洛伦兹位移。对于布拉格光谱的情况下，静态结构函数可能会显着增加，由于超流性的近前向散射。
1999-11-19 cond-mat physics.atom-ph quant-ph
Spin effects in strong-field laser-electron interactions
电子自旋自由度在强激光场的相对论散射过程中起着重要的作用。本文讨论了电子自旋对（i）高强度X射线激光场中的Kapitza-Dirac散射，（ii）强激光场中的光诱导电子-正电子对产生和（iii）原子核上的多光子电子-正电子对产生的影响。我们表明，在所有的情况下，考虑电子自旋可以有一个特征的过程属性和它们的总概率的影响。为此，在强激光场的存在下，基于狄拉克方程的自旋分辨计算进行。从狄拉克理论的预测进行了比较，从克莱因-戈登方程的相应结果。
2013-08-02 hep-ph physics.atom-ph quant-ph
