孙婷 王宇 郭任彤 卢知为 栗建兴

(西安交通大学物理学院, 教育部物质非平衡合成与调控重点实验室, 西安 710049)

1 引 言

高能自旋极化正负电子束在探究物质内部结构[1-3]、检验标准模型[4,5]以及寻找超出标准模型新物理[6]等研究中有十分重要的应用.例如, 极化正负电子束与原子或分子靶散射, 通过散射电子的自旋信息可以研究原子或分子的内部结构[1]; 极化电子束在固体材料中发生轫致辐射可以产生偏振伽马光与正负电子对[7,8]等.通常产生高能极化电子束的方法主要有两种[9], 一种是先利用圆偏振光激发砷化镓或氧化亚铕等材料发生光电效应[10,11](类似的方法还有自旋过滤[12,13]或分束器(Stern-Gerlach 实验原理)[14-16]等)产生低能(几个eV)预极化电子束, 然后将其注入传统线性加速器或等离子体尾场[17,18]中加速至高能(MeV 以上).另一种是将高能电子束注入到储存环中, 环中的电子在磁场的作用下发生同步辐射而被极化(Sokolov-Ternov 效应)[19-22].尽管电子束的极化度可以达到92% 左右[23], 但是由于储存环中磁场相对较弱(约1 T), 高能电子束被充分极化需要几分钟到几个小时不等.同样, 产生高能极化正电子束的主要方法也有两种, 一种与储存环中极化电子束的方法类似[21,24,25]; 另一种是先利用康普顿背向散射[26,27]、同步辐射[28]或轫致辐射[7,8]等手段获得能量为几十MeV 的圆偏振伽马光, 然后圆偏振伽马光穿过高Z靶材(例如钨、铅等金属片), 在原子核附近的库仑场中发生Bethe-Heitler(BH)散射产生纵向极化正电子束[27,29]; 然而这……