光诱导超快电子束与空间电荷相互作用下的配对不稳定性
超快电子束在许多应用中至关重要,然而高密度电子束的空间电荷效应会导致能量耗散、相干性损失及脉冲展宽。现有技术通过低通量电子束来缓解这些效应,将电子束相干性保持至量子领域。该研究团队提出创新方案,将电子视作强关联费米气体而非简单的点状带电粒子集合。通过引入光子诱导配对机制,在电子间产生净吸引力,从而形成类似于超导体中库珀对的“飞行束缚态”。利用光子诱导近场电子显微镜(PINEM)装置,研究人员证明PINEM电子间通过单光子交换产生的有效相互作用可抑制固有库仑排斥力,在近共振速度匹配区域实现由结构化电磁场介导的配对不稳定态。该工作还分析了聚束电子束中自由电子对的动力学特征,揭示了形成电子相位相干凝聚态的潜力,有望进一步提升高强度电子束的相干性与多粒子关联性。
