探索碳纳米管阵列中的超高强尾场：一种有效等离子体密度方法

近年来，利用固态纳米结构进行带电粒子加速作为一种在TV/m量级实现超高梯度加速的方法引起了关注。更具体地，金属中空纳米结构可能适用于通过激光或高强度带电粒子束在高密度固态等离子体中激发尾场来实现粒子加速。例如，由于其特殊的通道特性以及光电和热机械性质，碳纳米管可能是用于此目的的优异介质。本文研究了利用碳纳米管阵列产生超高梯度加速的可行性，在二维轴对称准三维几何中进行的常规粒子网格模拟中将碳纳米管阵列建模为固态等离子体。详细讨论了由束流驱动的等离子体尾场的产生如何依赖于固态结构的不同参数。此外，通过采用有效等离子体密度方法，原本为均匀等离子体推导的现有解析表达式可用于描述周期性非均匀等离子体中驱动的尾场。