论中子波包的相干性及其横向空间范围

在凝聚态结构的中子散射测量分析中，通常足以将入射与散射中子束视为由具有不同大小与方向波矢的平面波的非相干分布组成，并据此定义仪器分辨率。然而，尽管这种常规处理具有广泛适用性，仍存在必须将束中单个中子的波函数更精确地描述为空间局域波包的情况，尤其关于其垂直于平均传播方向的横向范围。其中一种情况涉及通过给定尺寸材料器件在中子中产生轨道角动量（OAM）态。本文所报告的工作表明，存在两种具有特殊意义与实用性的相干性度量，用于一般材料散射研究中的中子束描述。一种度量对应于构成每个单独中子波包态函数的基函数及其波矢的相干叠加，而另一种度量可与束中单独中子波包平均波矢的非相干分布相关联。束中单独波包的平均波矢分布以及单独波包内基函数叠加的波矢分量均可对常规的仪器分辨率概念有贡献。然而，决定相干散射过程最初可发生的区域大小的，仅系波包波前的横向空间范围。该图像被证明与标准量子理论一致。还证明了这两种相干性度量可在实验上彼此区分。