電子波與光波之間的相位匹配的首次演示

盡管研究人員進行了無數研究以探索光波與束縛電子系統之間的相互作用，但自由電子與光之間的量子相互作用只是最近才成為物理學界感興趣的話題。通過發現一種稱為光子誘導的近場電子顯微鏡(PINEM)的技術，促進了自由電子-光相互作用的觀察。

盡管使用PINEM方法進行的一些實驗得出了有趣的結果，但到目前為止觀察到的自由電子光相互作用還很弱。這主要是因為PINEM方法收集了局部和近場測量結果，而沒有解決自由電子和光之間的速度失配問題，這已知會限制它們的相互作用強度。

以色列以色列理工學院的研究人員最近使用他們開發的混合電子顯微鏡觀察到了自由電子波和光波之間的強相互作用。他們對相干電子相位匹配的觀察，這也是一種逆切倫科夫相互作用，證明了電子波函數的性質如何改變電子與光的相互作用。

進行這項研究的研究人員之一伊多·卡米納(Ido Kaminer)告訴Phys.org：“就我個人而言，這是一段漫長的旅程，可以說我從事這項實驗已有7年了。” “我7年前開始研究車倫科夫效應，那時我搬到麻省理工學院攻讀博士學位。那時，車倫科夫效應自1934年首次觀測以來已有80年的歷史(并于1958年獲得諾貝爾獎) )。”

切倫科夫效應是以物理學家帕維爾·阿列克西維奇·切倫科夫(Pavel Alekseevic Cherenkov)的名字命名的，他是第一個觀察到這種現象的物理學家。電磁輻射。如果粒子在介質中傳播的速度快于光速，則其通過透明介質時會產生短暫的閃光，稱為切倫科夫光。

當Kaminer于2013年開始研究切倫科夫效應時，它被認為是經典效應。包括維塔利·金茨堡(Vitaly Ginzburg)和列夫·蘭道(Lev Landau)在內的其他物理學家的工作表明，量子力學對這種現象沒有影響。因此，Kaminer在接下來的幾年中收集到的理論發現引人入勝且令人驚訝，因為它們表明Cherenkov效應實際上包含由帶電粒子的量子性質引起的現象。