成像自由电子朗道态的动力学

磁场中电子的朗道能级和态是凝聚态物理中量子霍尔效应及相关效应背后的基本量子实体。然而，朗道波函数的实空间性质和观测仍然难以捉摸。在此，我们报告了朗道态的首次实空间观测以及自由电子的内部旋转动力学。在准均匀磁场中，使用纳米级电子涡旋束产生具有不同量子数的态，其半径被选择为与朗道态的束腰相匹配。沿传播方向扫描这些束，我们以约 100 GHz 的角频率重构了朗道波函数的旋转动力学。我们观察到具有不同方位角量子数的朗道模属于三类，其特征分别是零频率、拉莫尔频率和回旋频率的旋转。这与经典电子的均匀回旋旋转形成鲜明对比，并与最近的理论预测完全一致。