QED regime下激光辐照箔靶产生稠密极化正电子

研究表明,在强场量子电动力学(QED) regime下,激光与固体相互作用可有效产生稠密正电子。这些正电子是否被极化尚未见报道,限制了其潜在应用。此处,通过包含电子-正电子自旋与光子极化效应的QED粒子-in-cell模拟,我们研究一种典型激光-固体设置:超强线偏振激光辐照具有$\mu$m尺度长度预等离子体的箔靶。我们发现,一旦正电子产额随激光强度超过 $10^{24}~\rm W/\rm cm^2$ 变得可观,正电子即明显极化。极化正电子可获得 $>30\%$ 极化度与 $>30$ nC电荷,通量为 $10^{12}\,{\rm sr}^{-1}$。极化依赖于偏转角度,在某些角度与能量下可达60%。这种角度依赖的极化归因于稠密等离子体趋肤层中正电子所经历的不对称激光场,其中辐射自旋翻转与辐射反作用起重要作用。正电子极化是稳健的,并可能普遍出现于未来100-PW级激光-固体实验中以用于各类应用。