激光加速电子束诱导的等离子体波与动力学的直接观测
加速器物理
2019-03-27 v1
摘要
等离子体尾场加速（PWFA）是一种新颖的加速技术，在粒子对撞机与光源方面前景广阔。然而，迄今为止 PWFA 研究仅限于全球少数大型加速器设施。在此，我们展示利用 100-TW 级 Ti:Sa 激光加速的电子束产生等离子体尾场的初步结果。由于其超短持续时间与高电荷密度，激光加速的电子束团适合在 cm 量级的电子密度下驱动等离子体波。我们利用少周期光学探测以飞秒分辨率捕获束流诱导的等离子体动力学，并且除等离子体波本身外，还在其尾迹中观测到显著的横向离子运动。这一此前未观测到的现象可由等离子体波作用于离子的有质动力解释，导致等离子体密度在数皮秒内发生调制。由于等离子体尾场生成的标度律，利用高电流激光加速电子束在高等离子体密度下获得的结果可轻易标度至低密度系统。因此，激光驱动的 PWFA 实验可作为其更大规模常规对应装置的微型模型。此外，我们的结果为新一代激光驱动 PWFA 铺平了道路，其有望在紧凑装置内提供超低发射度束流。
引用
@article{arxiv.1810.11813,
title = {Direct observation of plasma waves and dynamics induced by laser-accelerated electron beams},
author = {M. F. Gilljohann and H. Ding and A. Döpp and J. Goetzfried and S. Schindler and G. Schilling and S. Corde and A. Debus and T. Heinemann and B. Hidding and S. M. Hooker and A. Irman and O. Kononenko and T. Kurz and A. Martinez de la Ossa and U. Schramm and S. Karsch},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.11813},
year = {2019}
}