光子和电子的相对论性自旋-轨道相互作用

实验室光学通常处理单一参考系中的单色光束，由于光的自旋与轨道自由度间耦合而呈现众多自旋-轨道相互作用现象。类似现象也出现于电子及其他自旋粒子。本文考察携带自旋与轨道角动量（AM）的傍轴光子与相对论电子态在不同参考系间洛伦兹推进下的变换。我们表明，横向推进不可避免地产生从自旋到轨道角动量的非平凡转换。转换部分进而分为内禀（涡旋）与外禀（横向位移或霍尔效应）贡献。尽管自旋、内禀轨道与外禀轨道部分均指向不同方向，此种复杂行为对于粒子总角动量的恰当洛伦兹变换是必要的。相对论性自旋-轨道相互作用在涉及光子、电子及其他相对论自旋粒子的散射过程中，以及在研究快速运动天体发出的光时可能十分重要。