Free electron in a laser field: The nonrelativistic solution
C. Yuce
精确求解了带电粒子与平面波电磁场相互作用的薛定谔方程。精确解析解和微扰解进行了比较，直到二阶。
Schrodinger equation for a charged particle interacting with the plane wave electromagnetic field is solved exactly. The exact analytic solution and the perturbative solution up to second order are compared.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
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。
Generation of electron vortex states in ionization by intense and short laser pulses
在最低阶玻恩近似下，分析了强短脉冲激光电离过程中电子涡旋态的产生。对于近红外激光场和$10^{16}$ ~W/cm $^2$量级的非相对论强度，我们证明了必须通过考虑反冲和质量相对论修正来修正电离的非相对论处理。利用修正的准相对论理论，确定了观测概率不可忽略、拓扑荷大的电子涡旋态的条件。
Approximating Hamiltonian for Hartree-Fock solutions for nonrelativistic atoms
本研究构建了可近似非相对论原子与离子自洽Hartree-Fock方程解的哈密顿量，其结果精度与Hartree-Fock方法相当且无需复杂数值计算，可作为高精度计算的初始近似，适用于多物理与化学领域。
On the bound-state spectrum of a nonrelativistic particle in the background of a short-ranged linear potential
粒子浸入三角形势阱的非相对论问题，由N.A. Rao和B.A. Kagali，已修订。结果表明，这些研究者误解了势的全部含义，得到了一个错误的量子化条件。通过探索空间反演对称性，这项工作提出了正确的解决方案，在电子学中的潜在应用，在一个简单和透明的方式。
Anomalies in nonrelativistic quantum mechanics
它表明，如果一个潜在的非相对论系统的费米粒子有足够强的奇异性，异常（非零值的量正式等于零）可能会出现。对于不同类型的奇点（特别是库仑势），计算了与系统中粒子的能量和总数有关的异常。这些反常现象可能有助于导出电子-核系统的半经典描述.
Relativistic electron spin dynamics in a strong unipolar laser field
分析了电子自旋与线偏振激光场相互作用的行为。与以前考虑的问题相比，电子的初始状态代表一个局部的波包，并为激光脉冲引入了空间包络，这使得人们可以考虑两个物体的有限尺寸。特别注意超短脉冲具有高度的单极性。在一个经典的治疗（非相对论和相对论），电子自旋投影和脉冲的电场面积的变化之间的比例关系清楚地表明。我们还根据狄拉克方程计算了电子自旋动力学。演化的电子波函数的时间，我们计算的自旋算符的平均值在各种形式。结果表明，经典的相对论预测准确地再现时，使用的Foldy-Wouthuysen运营商。当在粒子的静止坐标系中使用洛伦兹变换和非相对论性（泡利）自旋算符时，得到了相同的结果。
How Standing Electromagnetic Wave Modulates Electron Current
研究了非相对论电子与电磁波的相互作用。用量子方法计算了电子流在驻波或行波电磁波场中的调制幅度。
The Aharonov-Bohm effect in scattering of nonrelativistic electrons by a penetrable magnetic vortex
阐述了自旋非相对论带电粒子与可穿透磁涡旋散射的量子力学理论。示出的散射微分截面由两个条款，一个描述衍射的旋涡在前进的方向上，另一个描述通过旋涡的渗透。阿哈罗诺夫-博姆效应表现为衍射图案中的条纹位移。分析了涡流内部磁场强度均匀分布情况下的穿透效应。我们发现，磁涡旋的穿透性不影响衍射图案，因此，Aharonov-Bohm效应是相同的，对于一个可穿透的旋涡作为一个不可穿透的。
Possible generation of $γ$-ray laser by electrons wiggling in a background laser
讨论了在通常的背景激光中利用蠕动电子辐射产生$γ-$射线激光的可能性。
Quantum electrodynamics in a laser and the electron laser collision
建立了激光器中的量子电动力学方程，其中精确地考虑了电子与激光的相互作用，而电子与单光子的相互作用则用微扰法来考虑。将该公式应用于电子-激光碰撞。因此，在这些碰撞中充分考虑了激光中光子之间的相干性的影响。讨论了利用这种碰撞产生$γ-$射线激光的可能性。
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。
Spin-polarizing interferometric beam splitter for free electrons
本文描述了一种自旋极化电子分束器，它依赖于非相对论强度的线极化激光波的排列。入射电子束首先在双色激光场中相干散射，将束分裂成两部分，电子自旋和动量纠缠。然后，在由激光驻波形成的干涉仪装置中相干地叠加部分光束。其结果是，出射电子束沿激光磁场分离成其自旋分量，这是由泡利方程的解析和数值解。因此，所提出的激光场配置对自由电子的作用与普通的Stern-Gerlach磁体对原子的作用相同。
Many Electrons and the Photon Field -- The many-body structure of nonrelativistic quantum electrodynamics
腔量子电动力学领域的最新实验进展使得研究量子化光与复杂物质系统之间的强相互作用成为可能。由于光子和物质自由度之间的相干耦合，出现了极化激元-混合光-物质准粒子，它可以显着影响物质性质和复杂过程，如化学反应（强耦合）。在这篇论文中，我们提出了一种克服这些问题的方法，通过在一个不同的，有目的的希尔伯特空间中以一种精确的方式重新表述耦合电子-光子问题，其中不再是电子和光子的基本物理实体，而是极化激元。用具有混合费米-玻色统计的N-极化激元波函数表示N-电子-M-模系统，我们明确地展示了如何将电子结构方法转化为极化激元结构方法，该方法从弱耦合到强耦合都是精确的。我们阐明这种范式转变的光物质耦合的全面审查，以及通过强调不同的电子结构方法和量子光学模型之间的联系。这种广泛的讨论强调，极化子描述不仅是一个数学技巧，但它是建立在一个简单而直观的物理论证：当一个系统的激发是混合实体的理论公式，这些新的实体是自然的。最后，我们详细讨论了如何采用电子结构方法的标准算法来坚持新的混合费米-玻色统计。保证相应的非线性不等式约束在实践中需要仔细的开发，实施和验证的数值算法。这种额外的数值复杂性是我们为使第一原理方法可行而付出的代价。
Stochastic dynamics of electronic wave packets in fluctuating laser fields
研究了激光激发里德堡电子在起伏激光场作用下的动力学行为。速率方程描述这些动态的限制，任意类型的激光波动的大的激光带宽。只要所有的相干效应都已衰减，这些方程就适用。这些速率方程的有效性的范围内进行了详细的研究的情况下，相位波动。由此产生的渐近幂律的影响，其特征在于长时间的激光激发的里德伯电子的动力学，它示出在何种程度上这些功率定律依赖于激光光谱的细节。
Resonant parametric interference effect in spontaneous bremsstrahlung of an electron in the field of a nucleus and two pulsed laser waves
本文从理论上研究了在两个中等强度脉冲激光场中电子与原子核散射的共振自发韧致辐射。在干涉运动学区域内详细研究了该过程。该区域由粒子在相同平面中以预定角度的散射确定，在该散射处，电子对外部脉冲波的光子的受激吸收和发射以相关方式发生。发射角和最终电子能量之间的对应关系建立在共振参量干涉效应表现的运动学区域中。同时记录自发光子和散射电子发射角的ENSB过程的共振微分截面，比无外场时的相应截面大4 - 5个数量级。结果表明，对于非相对论性电子，在干涉区两个数量级的脉冲激光场中，ENSB的共振截面可能超过Bunkin-Fedorov运动学区相应的截面.所获得的结果可以例如通过脉冲激光辐射源（SLAC、FAIR、XFEL、ELI）处的科学设施进行实验验证。
The Wigner time delay for laser induced tunnel-ionization via the electron propagator
最近的阿托钟实验使用阿托秒角条纹技术，使测量的隧道时间延迟在激光诱导强场电离。理论上，隧道时间延迟通常由维格纳时间延迟概念来建模，维格纳时间延迟概念是从电子波函数相位相对于能量的导数导出的。在这里，我们提出了另一种方法，通过使用固定的能量传播计算的维格纳时间延迟。发达国家的形式主义适用于非相对论性以及相对论性制度的隧道电离过程从零程电位，在后者政权的传播可以通过适当的时间方法。
Relativistic electron wave packets carrying angular momentum
电子束的非相对论性描述和相对论性描述之间有重要的区别。轨道角动量量子数不能用来指定相对论情况下的波函数。在这封信中，我们介绍了狄拉克方程的指数波包的形式的解析解，我们认为，他们正确地描述相对论电子束携带角动量。
Ponderomotive tunneling in electron-laser interactions
众所周知，来自激光电子相互作用的有质动力势表现得像散射电子的静电势。本文用非微扰量子电动力学方法研究了电子隧穿有质动力势的过程。结果表明，有质动力隧穿明显大于相同剖面的静态势隧穿。作为多光子过程的结果，隧穿电子在能谱和空间衍射上是离散的。当有质动力能等于激光光子能量的整数倍时，发生共振隧穿。
Above-threshold ionization with highly-charged ions in super-strong laser fields: I. Coulomb-corrected strong field approximation
针对强激光场中高电荷态离子阈上电离的研究，发展了库仑修正的强场近似。在程函近似下，将库仑势微扰地处理在连续电子准经典波函数的相位上，考虑了原子核的库仑势对连续介质中电离电子动力学的影响.本文利用速度和长度规范讨论了非相对论区域的库仑修正SFA的形式.研究了强线偏振激光场中类氢体系的直接电离。本文讨论了不同规范下的结果与Perelomov-Popov-Terent的常时方法的关系。
On quantum free-electron laser: Superradience
本研究针对多电子系统的量子自由电子激光器，在相干态框架下推导激光振幅演化的精确表达式，并据此分析高增益激光器超辐射的短时间可靠条件，为量子自由电子激光的超辐射研究提供理论支撑。
Electron-spin dynamics induced by photon spins
强旋转磁场可引起电子的自旋围绕磁场的旋转轴的进动。具有圆偏振和相反螺旋度的两个反向传播激光束的叠加以这样的旋转磁场分量为特征，但也携带自旋。激光的自旋密度，可以用激光的电磁场和电势来表示，通过相对论修正泡利方程耦合到电子的自旋。我们表明，量子力学相互作用的电子的自旋与激光的旋转磁场和激光的自旋密度相互抵消，以这样一种方式，净自旋旋转仍然与旋进频率，这是远远小于频率的预期从旋转磁场单独。特别地，取决于是否考虑相对论校正，频率与激光的电场强度成不同的比例。因此，与非相对论理论相比，电子自旋与激光自旋密度的相对论耦合不仅在数量上而且在质量上改变了动力学。电子的自旋动力学是真正的量子力学相对论效应。
Laser control of the electron wave function in transmission electron microscopy
基于激光的量子粒子状态的制备、操纵和读出已经成为一种强大的研究工具，可以对时间、基本常数和电磁场进行最精确的测量。对自由电子的激光控制可以改善对电子与物质物体相互作用的探测，从而推进在原子尺度上对物质的探索。例如，光对电子波的时间调制使得能够以阿秒分辨率研究瞬态过程。相比之下，基于激光的电子波函数的空间成形尚未实现，即使它可以用来探测辐射敏感系统，如生物大分子，在标准量子极限和超越。在这里，我们展示了激光控制的空间相位分布的电子波函数，并将其应用于提高透射电子显微镜的图像对比度。我们首先实现了一个电子干涉仪，利用连续波激光诱导延迟相干分裂电子束，并捕获光波的TEM图像。然后，我们证明Zernike相位对比，通过使用激光束转移的电子波散射的样品相对于未散射的波的相位。基于激光的Zernike相衬将推进蛋白质结构、细胞组织和复杂材料的TEM研究。这里展示的自由电子的多功能相干控制为量子限制检测和新的成像方式铺平了道路。
Laser Dressed Scattering of an Attosecond Electron Wave Packet
从理论上研究了红外激光场作用下阿秒脉冲发射的阿秒电子波包的散射。当电子在空间扩展系统内散射时，修整激光场控制其运动。我们发现，这种相互作用，这只持续了几百阿秒，清楚地体现在不同的量子路径之间的光谱干涉图案的出射electron. We发现，库仑-Volkov近似，一个标准的表达式用来描述激光打扮光电离，不能正确地描述这种干涉图案。我们引入了一个准经典模型，电子轨迹的基础上，定量地解释了激光修饰的光电子光谱，特别是激光诱导的光谱干涉图案的变化。
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