近年來，超強激光技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是10-100PW超強激光時代的到來，為量子電動力學（QED）的理論驗證提供了前所未有的極端實驗條件。利用超強激光條件下的輻射自旋極化機制，可以在fs（10-15s）時間尺度內(nèi)產(chǎn)生高度自旋極化的電子（正電子）束。但是，基于該QED效應(yīng)產(chǎn)生的自旋極化方向垂直于電子運動方向，不能滿足高精度高能物理對縱向極化電子束的需求。電子束的螺旋度信息（即方向平行或反平行于運動方向的自旋極化度），因具有更廣闊的應(yīng)用前景而受到普遍關(guān)注。

利用激光Compton散射過程中粒子間的螺旋度傳遞效應(yīng)有望產(chǎn)生縱向極化電子束，為解決上述問題提供了新思路。然而，以往的系列研究表明，無論線性還是非線性機制下，從入射光子到散射電子間無法出現(xiàn)有效的螺旋度傳遞效應(yīng)。

近日，西安交大核科學與技術(shù)學院青年教師李彥霏與合作者采用全自旋分辨的蒙特卡洛數(shù)值模擬方法，研究了超短超強激光和相對論電子束的非線性Compton散射過程。研究發(fā)現(xiàn)，在圓偏振超強激光場中，由于電子瞬態(tài)輻射極化矢量與激光場矢量的相位匹配（同向或反向）關(guān)系以及電子反常磁矩導致的自旋旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，經(jīng)過多次散射過程累積后，散射電子出現(xiàn)了明顯的縱向極化度，從而實現(xiàn)了從入射光子到散射電子間的螺旋度傳遞，且傳遞效率可高達10%。該研究結(jié)果揭示了QED頂角輻射修正相關(guān)的電子反常磁矩對電子自旋動力學過程的全新作用機制，證明了非線性Compton散射中入射光子和散射電子間存在明顯的螺旋度傳遞效應(yīng)，提出了利用超強激光條件研究QED輻射修正效應(yīng)的全新途徑。

研究成果以“強激光場中電子反常磁矩導致的螺旋度傳遞效應(yīng)”（Helicity Transfer in Strong Laser Fields via the Electron Anomalous Magnetic Moment）為題發(fā)表于《物理學評論快報》（Physical Review Letters）。西安交通大學核科學與技術(shù)學院青年教師李彥霏為該論文第一作者和通訊作者，上海師范大學陳月月教授為共同通訊作者，德國馬克斯普朗克核物理所Karen Z. Hatsagortsyan研究員和Christoph H. Keitel教授為共同作者。西安交通大學核科學與技術(shù)學院為論文第一單位。

該研究得到國家自然科學基金等資助。