The Bragg regime of the two-particle Kapitza-Dirac effect
我们分析了两粒子Kapitza-Dirac排列的布拉格区，完善了这种效应的基本理论。我们提供了一个详细的评估的检测概率的多模状态，表明一个完整的描述必须包括相互作用的时间，除了通常的无量纲参数w。该装置可用作大质量的两粒子分束器。在这方面，我们提出了在量子光学与宏-欧-曼德尔型实验的比较。分析揭示了大质量玻色子的倾角的存在，以及在未探索的情况下可区分和相同粒子的差异化行为。我们建议，这种安排可以提供对称化验证方案的基础。
2011-07-04 quant-ph
Probing the electron charge distribution via Kapitza-Dirac diffraction
本文分析了用电荷分布代替通常的点状形式描述的电子等基本系统在光栅上的衍射。这个问题的处理是基于引进，在类比原子的极化率，状态依赖的非永久多极矩的电荷。衍射图案可以提供这些力矩的界限。用这种方法，我们可以在实验上探索解释单电荷波图像的某些方面。
2016-01-19 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
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
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
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
Spin-dependent two-photon Bragg scattering in the Kapitza-Dirac effect
我们提出了基于双光子相互作用的自旋相关的Kapitza-Dirac散射的可能性。相互作用方案的灵感来自康普顿散射过程，为此，我们明确地显示在驻波的电子衍射过程的自旋动力学的数学对应。自旋效应的优点是，它已经出现在一个布拉格散射设置与任意低场振幅，我们已经估计了衍射计数率在一个现实的实验设置在可用的X射线自由电子激光设施。
2020-09-10 physics.atom-ph quant-ph
Spin effects in Kapitza-Dirac scattering at light with elliptical polarization
本文研究了布拉格区中具有相同强度、波长和偏振度的椭圆偏振电磁波在两种不同的装置中的Kapitza-Dirac效应。在第一个设置中，电场分量的反向传播波具有相同的旋转方向，我们发现不同的自旋效应。散射电子和非散射电子的自旋分别以布拉格反射拉比频率的量级的频率进动。当反向传播波的电场分量具有相反的旋转方向时，这是第二种考虑的设置，驻波具有线性偏振，并且不能观察到自旋效应。我们的结果是基于含时Dirac方程的数值解和相对论Pauli方程的解析解，该方程考虑了相对论效应。
2015-10-28 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
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
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
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
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
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
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
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
Spin-dependent routing of optical beams in the bulk of twisted anisotropic media
本文理论提出一种体块光子自旋霍尔效应，在奇对称扭曲各向异性介质中，光束因螺旋度沿镜像对称轨迹传播，并揭示其与几何相位及Kapitza效应的关联。
2025-07-07 cond-mat.other physics.optics 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
Electron spin filter and polarizer in a standing light wave
我们证明了电子在两束反向传播的圆偏振激光束中的自旋相关衍射和自旋极化的理论可行性。自旋动力学出现在布拉格区的Kapitza-Dirac效应的双光子过程中。通过比较相对论量子模拟中自旋向上和自旋向下的电子随时间的演化，揭示了衍射过程的自旋依赖性。我们进一步讨论了自旋散射的性质，通过研究时间演化矩阵的解析近似解。根据酉或非酉传播矩阵的分类方案用于建立衍射过程中自旋性质的广义和自旋无关的描述。
2017-11-29 quant-ph
Spin-dependent edge states in two-dimensional Dirac materials with a flat band
本文研究了具有平带的二维pseudospin-1 Dirac材料中的自旋依赖电子光学，发现特定自旋电子在电磁场下可形成无经典对应的长寿命边缘态并产生共振散射，从而实现近100%的自旋极化。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Relativistic Spin and Dirac Spin in relativistically covariant Stern-Gerlach Experiment
本文研究了相对论协变的Stern-Gerlach（SG）实验。利用经典的自旋偶极张量得到了任意坐标系下的相对论自旋，给出了协变的自旋偶极相互作用，以及自旋与自旋磁偶极矩之间的关系。由于两个原因，相对论自旋在成为大质量相对论粒子的适当自旋算符方面存在问题。首先，相对论性自旋三矢量算符不能满足自旋代数。第二，相对论粒子的SG实验提供了粒子静止框架和实验室框架中的两个观察者之间的悖论，其中粒子是运动的。我们已经证明，解决了在SG实验中的悖论的狄拉克自旋，这是由一个洛伦兹变换的狄拉克旋量表示协变定义。狄拉克自旋三矢量算符满足自旋代数。结果表明，在惯性系中，在只有磁场的情况下，利用SG实验可以在不需要粒子动量信息的情况下确定Dirac自旋。这表明，狄拉克粒子的约化自旋密度矩阵可以通过积分动量自由度来很好地定义。
2013-10-03 quant-ph
Mean spin entanglement of two massive Dirac particles under Lorentz transformations
利用Foldy-Woutheysen平均自旋算符和Dirac哈密顿量的同时本征旋量，研究了相对论效应对两个大质量Dirac粒子平均自旋纠缠的影响.我们得到了在任意洛伦兹变换下从特定动量的旋量到变换动量的旋量的变换矩阵。利用变换矩阵，我们证明了变换自旋态的贝尔不等式中的纠缠度与贝尔参数最大值之间的一致单调性。
2010-08-20 quant-ph
Entangled electron-photon pair production by channel-exchange in high-energy Compton scattering
本文从理论上研究了非极化电子与光子在高能Compton散射中由于散射通道交换机制而产生纠缠电子光子对的几率。研究表明，非极化电子和能量接近MeV量级的光子在交叉通道处的散射可以产生上自旋电子与RCP光子或下自旋电子与LCP光子的纠缠对.纠缠是相当强的表现出跳跃并发的特定方向的散射，但不受限制的Kapitza-Dirac限制。这种强的电子-光子纠缠被观察到是高度选择性的散射方向上的两个相对的圆锥表面上的45度周围的电子探测器轴和垂直于它的平面上，后者表现出最大的纠缠。这一工作预示了在具有特定方向选择性的高能Compton散射实验中极有可能发现自旋极化纠缠的电子-光子对。
2021-06-14 quant-ph
Semiclassical limit of the Dirac equation and spin precession
研究了具有缓变外部势的Dirac方程.利用矩阵值维格纳函数，我们证明了电子遵循高精度的经典轨道和自旋进动根据BMT方程与旋磁比g=2。
1999-11-14 quant-ph
Spin-orbit pendulum in Dirac oscillator
研究了相对论性狄拉克振子（DO）中的波包动力学。与非相对论自旋轨道摆效应进行了比较。特殊的相对论效应，如自旋运动中的Zitterbewegung，在狄拉克表象中被发现。在Foldy-Wouthuysen表示中，这种颤动运动消失了。一个实质性的差异对应的粒子的圆形和线性轨道的波包的动力学得到和讨论。
2001-05-06 quant-ph
Approximate analytical solutions of Dirac Equation with spin and pseudo spin symmetries for the diatomic molecular potentials plus a tensor term with any angular momentum
本文对具有任意角动量的自旋和赝自旋对称性的双原子分子势加张量相互作用，得到了狄拉克方程的近似解析解。用代数方法求出了封闭形式的能量本征方程和旋量波函数。我们还对Pöschl-Teller势进行了数值计算，以显示张量相互作用的影响。我们的结果与以前得到的结果一致。
2012-12-21 quant-ph
Spin and pseudospin symmetry along with orbital dependency of the Dirac-Hulthen problem
通过求解具有吸引标量势S（r）和排斥矢量势V（r）的Dirac方程，系统地研究了Hulthen势对自旋和赝自旋对称解的影响.自旋和赝自旋对称性以及狄拉克方程的轨道依赖性（赝自旋-轨道和自旋-轨道依赖性耦合）通过引入Hulthen平方近似被包括到解中。这种有效的方法是基于形成自旋和伪离心动能项从Hulthen势的平方。利用Nikiforov-Uvarov（NU）方法，得到了具有自旋-轨道耦合和赝自旋-轨道耦合的Hulthen势的Dirac方程的解析解.在自旋和赝自旋对称性条件下，给出了几种自旋轨道、赝自旋轨道和径向量子数的简并态的能量本征方程和波函数。关键词：自旋和赝自旋对称性;轨道依赖性;狄拉克方程;霍尔滕势;尼基福罗夫-乌瓦罗夫方法。
2011-10-06 quant-ph
An approximate κ state solutions of the Dirac equation for the generalized Morse potential under spin and pseudospin symmetry
利用改进的离心（伪离心）项近似方法，求解了任意自旋轨道量子数κ的广义Morse势的Dirac方程.利用Nikiforov-Uvarov方法的基本概念，在存在自旋和赝自旋对称性的情况下，得到了两个Dirac粒子的解析束缚态能量本征值和相应的上、下旋量分量.研究了κ= \pm 1（l=l=0，s波）的特殊情况，非相对论极限和α为零时的极限（Kratzer势模型）.并与其它方法所得解进行了比较。关键词：狄拉克方程，自旋对称性，赝自旋对称性，广义莫尔斯势，
2011-04-01 quant-ph
Relativistic spin operator and Lorentz transformation of spin state of a massive Dirac particle
我们证明了协变相对论自旋算符等价于与自由狄拉克哈密顿量对易的自旋算符。这意味着协变相对论自旋算符是一个很好的量子可观测量。协变相对论自旋算符具有经典协变自旋算符所不具有的纯量子贡献。在此基础上，可以更清楚地定义约化自旋态。我们已经证明了约化自旋密度矩阵的熵随观测者的相对运动而变化。
2013-07-08 hep-th quant-ph
Relativistic spin operator and Dirac equation
我们给出了描述狄拉克粒子的抽象框架中的酉表示的庞加莱群和描述的帮助下的狄拉克方程之间的直接联系。在这方面，我们详细讨论了相对论性狄拉克粒子的自旋算符。我们还表明，自旋算符在量子场论中用于自旋$s=1/2$对应于Foldy-Woutheysen平均自旋算符。
2012-06-14 math-ph math.MP quant-ph
Dirac monopoles and dipoles in ferromagnetic spinor Bose-Einstein condensates
研究了自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中的径向自旋刺猬，类似于狄拉克粒子。通过将一个反涡旋对连接在一起，我们可以形成一条具有自由端的涡旋线。我们数值模拟的三维动力学和想象的时间松弛这些结构的非奇异纹理，并显示它们可以观察到现实的实验参数。
2003-07-30 cond-mat quant-ph
Dynamical symmetry of Dirac hydrogen atom with spin symmetry and its connection with Ginocchio's oscillator
具有自旋对称性的狄拉克氢原子具有SO（4）对称性。导出了生成元，相应的Casimir算子自然地导出了能谱.这种类型的氢原子通过带约束的Kustaanheimo-Stiefel变换被连接到具有相等的标量和矢量谐振子势的四维Dirac系统。
2008-10-13 nucl-th quant-ph
Solutions of the spatially-dependent mass Dirac equation with the spin and pseudo-spin symmetry for the Coulomb-like potential
本文研究了任意自旋轨道$κ$态$.$的（3+1）维Dirac方程在库仑势下的质量函数对解的影响。利用Nikiforov方法得到了两个Dirac粒子的解析束缚态能量本征值和相应的上下两分量旋量。Uvarov方法，封闭形式。质量函数的物理选择导致狄拉克方程赝自旋部分的精确解析解。特殊情况$% κ=\pm 1$（$l=\widetilde{l}=0,$，即，s波）$,$的等质量和非相对论极限进行了简要的研究。
2010-01-22 math-ph math.MP quant-ph
Approximate Dirac solutions of complex -symmetric Pöschl-Teller potential in view of spin and pseudospin symmetries
本文采用指数型近似方法代替离心项，从自旋和赝自旋对称性出发，近似求解了自旋-粒子在复对称Pöschl-Teller（PT）势作用下的Dirac方程.通过波函数分析，得到了实束缚态能量本征值方程和相应的可用超几何函数表示的双旋量分量波函数。自旋-狄拉克方程和具有复Pöschl-Teller势的自旋-克莱因-戈登（KG）方程在选择下共享相同的能谱（即，精确自旋和p自旋对称性）。
2012-08-24 math-ph math.MP quant-ph
Equivalence between the planar Dirac oscillator and a spin-1/2 fermion embedded in a transverse homogeneous magnetic field
结果表明，自旋为1/2的费米子耦合到轴对称电磁矢量势具有与平面狄拉克振子相同的矩阵结构。特别是，平面狄拉克振荡器可以被解释为带电粒子最低限度地耦合到横向均匀磁场。
2019-06-04 hep-th math-ph math.MP
Compatibility of symmetric quantization with general covariance in the Dirac equation and spin connections
通过要求明确的对称量子化导致狄拉克方程在一个弯曲的空间，我们得到了一个特殊的表示的自旋连接的狄拉克伽玛矩阵和它们的时空导数。我们还要求对方程求平方，得到弯曲空间中的克莱因-戈登方程的正则形式（没有旋量分量耦合，也没有一阶导数）。这些要求导致狄拉克伽玛矩阵的矩阵算子代数，涉及一个通用的曲率常数。对于给定的静态度规，我们得到了1+1时空中Dirac和Klein-Gordon方程的精确解.
2015-07-11 gr-qc hep-th quant-ph
