超相对论部分剥离离子的光激发

伽马工厂（Gamma Factory, GF）计划旨在构建一种独特的实验工具，利用存储在 CERN 环形加速器中的超相对论部分剥离离子（PSI）与光的共振相互作用。通过对光能量进行多普勒增强（增强倍数为两倍洛伦兹因子；从一百到数千倍），可实现离子中高能电子跃迁的共振激发。为了高效激发离子并由此产生强散射/荧光光子束，需要详细了解离子的电子能量结构及光激发动力学。本文研究了为 GF 运行所选 PSI 的光谱性质及其光激发方案。识别出离子—光相互作用的两种机制，导致不同的激发动力学。针对 GF 所考虑的三种离子，即类锂 ${}^{208}_{\phantom{0}82}$Pb$^{79+}$、类锂 ${}^{40}_{20}$Ca$^{17+}$ 和类氢 ${}^{208}_{\phantom{0}82}$Pb$^{81+}$，从解析和数值两方面估算了离子—光相互作用的效率以及单个离子束团发射的光子数。