扭曲光与相对论离子共振散射中产生光子的波函数

我们对携带角动量的扭曲光与部分剥离离子的共振弹性散射进行了理论研究。特别着重于散射辐射是否同样为扭曲光这一问题。为研究此种“角动量转移”，我们发展了一种方法，可在不将末态光子投影到探测器态的情况下求得其量子态。推导了该所谓出射辐射的“演化”态的一般表达式，其可用于分析任意离子的共振散射，而与壳层结构无关。此处，我们以在 CERN 的 Gamma Factory 项目中起重要作用的强电偶极 $n S_{0} \to n' P_{1} \to n S_{0}$ 跃迁为例阐明我们的方法。对于入射的贝塞尔光，散射辐射表现为总角动量投影 $m_f = 0, \pm 1$ 的扭曲模式叠加。更高 $m_f$ 值可通过诱导更高重数的跃迁有效产生。这种角动量转移，连同比反向康普顿散射大许多数量级的显著截面，使共振光子散射成为在 Gamma Factory 设施中产生扭曲 X 射线乃至伽马射线的有效工具。