扭曲粒子的散射：扩展至波包与轨道螺旋度

携带非零轨道角动量（OAM）的高能光子及其他粒子正成为高能物理中的新工具。最近，有人提出通过激光扭曲光子与相对论电子束的康普顿背散射来产生具有非零OAM的高能光子（扭曲光子）。中等能量范围的扭曲电子也已在实验中得到证实；扭曲质子及其他粒子原则上可以类似方式产生。高能扭曲态的碰撞可为粒子性质与相互作用提供新的视角。先前发展的扭曲粒子散射理论描述将其视为纯贝塞尔态，但在描述非零散射角下末态扭曲粒子的OAM时遇到了困难。本文通过纳入两个额外的重要特征进一步发展了这一形式体系。首先，我们将初态OAM态视为有限横向尺寸的波包，而非纯贝塞尔态。这一符合实际的假设使我们能够解决非前向散射的两种理论分析之间现有的争议。其次，我们用轨道螺旋度——即OAM在其平均传播方向上的投影，而非在固定反应轴上的投影——来描述末态扭曲粒子。利用这一形式体系，我们确定了在一般散射运动学中扭曲态从初态OAM粒子转移到末态粒子的程度。作为一个具体应用，我们证明了在康普顿背散射中，末态光子的轨道螺旋度保持接近初态光子的OAM投影。