近日，我院温猛教授与中国海洋大学唐琐副教授、新疆大学买买提艾力•巴克副教授，北京师范大学谢柏松教授合作，在《极端条件下的物质与辐射》(Matter and Radiation at Extremes，MRE)杂志上发布了题为“Fully polarized Compton scattering in plane waves and its polarization transfer”的研究论文。

《极端条件下的物质与辐射》是中国工程物理研究院创办的全球第一本聚焦极端科技的专业学术期刊。2022年，MRE入选“中国最具国际影响力学术期刊”，在中科院分区表物理与天体物理类中位列一区。

光子与电子散射过程中对入射粒子向出射粒子的极化转化原理的剖析是利用强场量子电动力学（QED）过程产生高极化度粒子束的关键问题。本研究重点讨论了非线性康普顿散射过程产生高极化度的伽马光子束，在微扰到完全非微扰的大参数区间范围讨论了散射光子的能谱和极化度对入射电子自旋的依赖关系。作者综合利用适用于中等相对论激光强度区域的定域单色场近似（locally monochromatic approximation, LMA）和适用于高相对论强度区域的定域常数场近似（Locally Constant Field Approximation, LCFA）讨论了入射电子自旋向出射伽马光子极化的转化效率。数值结果显示，电子束的自旋极化对散射概率的提升可以达到可观的10%，并且随着激光强度的提升电子束自旋极化向光子极化的转化效率可以从中等相对论强度区域的20%提高到高相对论强度区域的50%。

图1 线偏振(a)和圆偏振(b)激光在非极化电子上散射时激光光子向散射光子的极化转化

图2 线性(a)和非线性(b)康普顿散射机制下入射电子向散射光子的螺旋度转化

论文下载链接：https://doi.org/10.1063/5.0196125