基于 PW 激光驱动等离子体气泡实现偏振质子束的 MVA 增强

激光驱动偏振束加速的重要性在近年来日益受到重视。我们提出了一种高效方法，用于从预偏振的氢化物气雾中产生偏振质子束，利用由 PW 激光驱动的等离子体气泡增强的磁涡旋加速度。当 petawatt 激光脉冲通过预偏振气雾时，会形成类似气泡的超非线性等离子体波。作为波中粒子，背景质子被气泡的加速度场吸引并沿激光传播轴发生显著振荡。部分预加速的质子在等离子体波中被捕获，被捕获于目标后侧的加速度场中。这种加速度场通过激光驱动的磁涡旋的横向扩张而得到增强，产生能量偏振质子束。质子的自旋由其在电磁场中的预cession 决定，具体描述为解析模型中的 Thomas-Bargmann-Michel-Telegdi 方程。多维仿真结果表明，在几何太阳能级激光功率下，可产生能量达百兆电子伏特、束电荷达百皮克埃、束偏振达十个百分点的单能质子束。激光驱动的偏振质子束为用于偏振束对撞机提供了广阔的应用前景，可用于探索特殊条件下物质的性质。