当一束具有有限波前宽度的波在界面上发生全反射时，反射波将在入射面内产生古斯-汉欣位移，这种波既可以是光波，也可以是物质波，其中光波的古斯-汉欣位移于1947年首次被实验证实，物质波的古斯-汉欣位移于2010年在中子实验中被证实。另外，在量子力学中，粒子的运动状态可以由其对应的物质波函数描述，因此物质波的古斯-汉欣位移反映了粒子与界面的相互作用，对于量子精密测量具有重要意义。此前的研究工作大都关注非相对论情况，尚未考虑电子自旋及高能情况下一些不可忽略的相对论效应。

近日，南开大学物理科学学院2023级本科生周蒋麟和张振霄，在陈景灵教授的指导下，基于相对论量子力学中的Dirac方程，利用稳态相位法计算了相对论性粒子入射到有限深势垒界面时产生的古斯-汉欣位移。与非相对论情况不同的是，相对论的古斯-汉欣位移不仅产生正向位移，在势垒很高、入射角较小时还可以产生反向位移。该结果加深了对于古斯-汉欣位移的理解，为新型传感器设计提供了全新思路。相关成果以“Goos-Hänchen shift for relativistic particles based on Dirac's equation”为题，于2024年10月3日在线发表于《Physical Review A》杂志上。

南开大学物理科学学院本科大二学生周蒋麟，张振霄，陈省身数学研究所博士研究生樊星言为本文共同第一作者，陈省身数学研究所陈景灵教授为通讯作者。

论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.110.042202