紧聚焦单周期超强激光脉冲与固体靶相互作用中的伽马射线闪

我们采用 $\lambda^3$ regime，其中近单周期激光脉冲被紧聚焦，从而在给定激光功率下以最小能量提供尽可能高的强度。通过三维粒子网格（particle-in-cell）模拟研究了超强激光与固体靶相互作用过程中的量子电动力学过程，揭示了大量 $\gamma$ 光子与电子-正电子对的产生。关于激光偏振、靶厚度和电子数密度的参数研究表明，径向偏振激光提供了 $\gamma$ 光子产生的最优 regime。通过在 1 至 300 拍瓦范围内改变激光功率，我们找到了激光到 $\gamma$ 光子能量转换效率的标度律。进一步利用蒙特卡洛模拟研究了激光产生的 $\gamma$ 光子与高 Z 靶的相互作用，揭示了进一步的电子-正电子对产生与放射性核素的生成。