来自全光学等离子体光注入器的对撞机级质量电子束
加速器物理
2026-04-16 v4 等离子体物理
摘要
我们提出了一种使用等离子体光注入器生成对撞机级质量电子束的新方法。该方法利用近期发展的激光脉冲时空控制技术，在非线性等离子体波中产生移动的电离前沿。移动的电离前沿产生一个电流分布与电子束驱动的等离子体波纵向电场相平衡的电子束，从而在束流上产生均匀的加速场。电离阶段的粒子网格（PIC）模拟显示形成了电荷为220 pC、发射度低（ nm rad, nm rad）的电子束。加速阶段的准静态PIC模拟表明，该束流在2米内被有效加速至24 GeV，最终能散小于1%，发射度为 nm rad和 nm rad。这种高质量的电子束满足Snowmass过程为中等能量对撞机提出的要求，并与拟议和现有加速器设施的束流质量相比具有竞争力。这些结果确立了等离子体光注入器在未来对撞机应用中的可行性，向着实现用于粒子物理研究的高亮度、紧凑型加速器迈出了重要一步。
引用
@article{arxiv.2503.09557,
title = {Collider-quality electron bunches from an all-optical plasma photoinjector},
author = {Arohi Jain and Jiayang Yan and Jacob R. Pierce and Tanner T. Simpson and Mikhail Polyanskiy and William Li and Marcus Babzien and Mark Palmer and Michael Downer and Roman Samulyak and Chan Joshi and Warren B. Mori and John P. Palastro and Navid Vafaei-Najafabadi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.09557},
year = {2026}
}