利用高功率激光进行同核异能态抽运与耗尽的新方案

我们提出了一种用于核同核异能态布居与耗尽的新方案。该方案将当代高强度激光脉冲与等离子体相互作用过程中发射的能量 $\gtrsim 10$ keV 的 $\gamma$ 光子，与强激光提供的一个或多个光子束相结合。由于非线性效应，在优化的伽马射线闪光下，双光子或多光子吸收主导了传统的多步单光子过程。此外，借助来自另一台激光器的外部低能光子，这种非线性效应可以得到极大增强。这些低能光子的作用使得 $\gamma$ 光子所经历的有效截面变得可调，并随光子束强度 $I_0$ 的增加而增大。假设光子束的 $I_{0}\sim 10^{18}$ Wcm$^{-2}$，$\gamma$ 光子的有效截面可达到 $10^{-21}$ cm$^2$ 至 $10^{-28}$ cm$^2$。因此，在最先进的 10 PW 激光装置内，对于通过 E2 跃迁与基态分离的选定状态，双光子吸收的产额每次发射可达 $10^6$ 至 $10^9$ 个同核异能态。对于具有更高极性的跃迁，通过提供额外光子的多光子吸收可以实现类似的产额。