相对论带电粒子束的全光学超快自旋旋转
等离子体物理
2022-01-14 v1 加速器物理
摘要
本文提出了一种超快自旋旋转的全光学方法，以精确操控轻子或离子的相对论带电粒子束的极化。具体而言，通过单次与共传播的中等时间不对称（频率啁啾或亚周期 THz）激光脉冲相互作用，来操控激光驱动的稠密超短粒子束。利用半经典数值模拟，我们发现在时间不对称的激光场中，粒子的自旋旋转可由其自旋进动与动量振荡之间灵活可控的相位延迟来确定。使用可行的频率啁啾激光脉冲，可在数十飞秒内以极高的精度（优于 1%）将质子束的初始极化旋转至任意所需方向（例如，从常见的横向极化转变为更实用的纵向极化）。此外，在旋转过程中，粒子束在能量和角发散度方面的品质可得到显著改善。该方法在涉及超快自旋操控的各个领域具有潜在应用，如激光等离子体、激光核物理与高能粒子物理。
引用
@article{arxiv.2201.05128,
title = {All-optical ultrafast spin rotation for relativistic charged particle beams},
author = {Wen-Qing Wei and Feng Wan and Yousef I. Salamin and Jie-Ru Ren and Karen Z. Hatsagortsyan and Christoph H. Keitel and Jian-Xing Li and Yong-Tao Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.05128},
year = {2022}
}