全光学逆康普顿散射中涡旋γ光子的实验证据

携带轨道角动量的涡旋γ光子在多种应用中具有巨大潜力。然而，它们的产生仍然是一个巨大挑战。在这里，我们通过相对论电子与亚相对论拉盖尔-高斯激光碰撞的全光学逆康普顿散射，成功产生了亚MeV涡旋γ光子。原则上，由于γ光子的非相干性和极短波长，直接测量其轨道角动量具有挑战性。为此，我们提出了一种新方法，通过揭示涡旋γ光子的量子张角来确定轨道角动量特性，因为根据量子电动力学理论，涡旋粒子不仅具有螺旋相位，还具有横向动量。因此，携带轨道角动量的γ光子表现出比无轨道角动量的γ光子大得多的角分布，这已在我们的实验中被清晰观察到。这种角膨胀被认为是一种超越经典理论的整体效应。我们的方法为探测涡旋γ光子提供了首个实验证据，并为在广泛领域中研究轨道角动量诱导的量子现象开辟了新视角。