在超光速相位速度下通过更高阶共振实现能量增益
等离子体物理
2025-07-29 v3 加速器物理
光学
摘要
超高强度激光等离子体相互作用可通过直接激光加速产生超相对论电子，这些电子由准静止等离子体磁场和电场辅助。这些场在横向约束电子运动并诱导贝塔振荡。净能量增益受两种频率之间的相互作用的强烈影响：贝塔频率和电子所经历的激光场振荡频率。先前的工作表明，能量增益是通过贝塔振荡与激光场振荡之间的共振实现的。特别是，当激光场在一次贝塔振荡中完成多个周期时，就会发生更高阶共振，这允许能量传递超出基本(贝塔)共振的额外 regime。本文演示了当激光的相位速度为超光速时，这些共振特别有效。尽管两种频率通常随着电子能量的增加而不同演化，这会导致脱频，但激光的超光速相位速度引入一种非单调的频率比，具有全局最小值。这一最小值允许在宽能量范围内维持频率匹配，从而实现增强的能量增益。随着相位速度的增加，贝塔共振因提前脱频而变得无效。同时，更高阶共振变得越来越有效，成为该直接激光加速 regime 中增强能量增益的主导机制。
关键词
引用
@article{arxiv.2505.10669,
title = {Enhanced energy gain through higher-order resonances during direct laser acceleration with superluminal phase velocity},
author = {I-Lin Yeh and Kavin Tangtartharakul and Rohan Bhakta and Hongmei Tang and Louise Willingale and Alexey Arefiev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.10669},
year = {2025}
}