扭曲光与自由扭曲原子的相互作用
量子物理
2026-04-07 v1 原子物理
摘要
我们研究了结构光与原子之间的吸收与散射过程,将光子与原子质心视为空间局域的波包。我们表明,旋光子可以在头-on碰撞时,当冲击参数 小于原子横向相干长度 时(该长度范围从纳米尺度到亚微米尺度),可实现将轨道角动量(OAM)传递给原子质心,效率近乎完美。更大的偏移量会导致平均OAM偏移及有限方差,这两者均由 的比例控制。光的波包性质使得电子跃迁违反标准选择规则成为可能,尽管存在明确的层次结构,其中偶极跃迁为主导。在飞秒脉冲情况下,光子的有限空间相干性会导致共振吸收线形成可测量的调制。我们展示了原子在光子旋光子附近发生横向 recoil,称为"超级kick",以及其双重效应--"自kick"--即初始为扭曲的原子波包在吸收高斯光子后发生 recoil。这些现象可通过结构光结合冷原子束和Penning阱中的离子实现,为受控生成和操控非高斯原子波包提供了途径。
引用
@article{arxiv.2604.03607,
title = {Interaction of twisted light with free twisted atoms},
author = {I. Pavlov and A. Chaikovskaia and D. Karlovets},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.03607},
year = {2026}
}