两束超相对论电子束碰撞产生的极化 $\gamma$-光子束

许多研究表明，利用实验室中最近可获得的强度 $> 10^{22}\rm{W/cm^2}$ 的激光脉冲驱动的非线性康普顿散射，可以高效地产生高能 $\gamma$-光子束。本文提出一种无激光方案，通过两束超相对论电子束的碰撞来高效产生高能极化 $\gamma$-光子束。一束稠密驱动电子束的自生场为另一束超相对论种子电子束提供了强偏转场。采用基于局域恒场近似的 QED 蒙特卡罗程序模拟碰撞过程，并研究了所产生的 $\gamma$ 光子的极化特性。模拟结果和理论分析表明，光子极化（包括线极化和圆极化）可以通过改变种子束的初始极化来调节。若使用非极化种子束，可获得平均极化度为 55\% 的线极化光子。若种子束为横向（纵向）极化，则能量高于 3 GeV 的光子的线（圆）极化度可达 90\%（67\%），这对于高极化度、高能 $\gamma$ 光子源极为有利。