通过涡旋$\gamma$光子操控巨多极共振

传统光核反应主要激发巨偶极共振，使得更高多极性的同位旋矢量巨共振的测量成为巨大挑战。本工作中，研究了通过涡旋$\gamma$光子操控原子核中不同多极跃迁的集体激发。我们基于Skyrme密度泛函，利用完全自洽的随机相位近似加粒子-振动耦合（RPA+PVC）模型，发展了涡旋$\gamma$光子束诱发的光核截面计算方法。我们发现，由于角动量守恒，对于涡旋$\gamma$光子，多极性$J< m_\gamma$的电磁跃迁是被禁戒的，其中$m_\gamma$为$\gamma$光子总角动量在其传播方向上的投影。例如，利用$m_\gamma=2$的涡旋$\gamma$光子，可在无偶极跃迁干扰下探测同位旋矢量巨四极共振。与平面波$\gamma$光子情形相比，$J>m_\gamma$的电磁跃迁被强烈抑制，并在特定极角处甚至消失。因此，可通过涡旋$\gamma$光子提取具有特定多极性的巨共振。此外，通过测量核光吸收截面可精细诊断$\gamma$光子的涡旋性质。我们的方法为光核激发、相干$\gamma$光子激光产生与涡旋粒子精确探测开辟了新途径，并因而对核物理、核天体物理与强激光物理具有显著影响。