研究背景

近年来，超强激光技术的迅速发展，尤其是10-100PW超强激光时代的到来，为量子电动力学（QED）的理论验证提供了前所未有的极端实验条件。利用超强激光条件下的辐射自旋极化机制，可以在fs（ ）时间尺度内产生高度自旋极化的电子（正电子）束。但是，基于该QED效应产生的自旋极化方向垂直于电子运动方向，不能满足高精度高能物理对纵向极化电子束的需求。电子束的螺旋度信息（即方向平行或反平行于运动方向的自旋极化度），因具有更广阔的应用前景而受到普遍关注。利用激光Compton散射过程中粒子间的螺旋度传递效应有望产生纵向极化电子束，为解决上述问题提供了新思路。然而，以往的系列研究表明，无论线性还是非线性机制下，从入射光子到散射电子间无法出现有效的螺旋度传递效应。

创新研究

圆偏振超强激光-电子束非线性Compton散射过程中螺旋度传递过程示意图

上述研究发现，在圆偏振超强激光场中，由于电子瞬态辐射极化矢量与激光场矢量的相位匹配（同向或反向）关系以及电子反常磁矩导致的自旋旋转效应，经过多次散射过程累积后，散射电子出现了明显的纵向极化度，从而实现了从入射光子到散射电子间的螺旋度传递，且传递效率可高达10%。

该研究结果揭示了QED顶角辐射修正相关的电子反常磁矩对电子自旋动力学过程的全新作用机制，证明了非线性Compton散射中入射光子和散射电子间存在明显的螺旋度传递效应，提出了利用超强激光条件研究QED辐射修正效应的全新途径。

该研究得到国家自然科学基金等资助。

论文链接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.174801

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