10 厘米纳米颗粒辅助混合尾场加速器中 10 GeV 高电荷电子加速
等离子体物理
2024-01-30 v3 加速器物理
摘要
在电子尾场加速器中，强激光脉冲或带电粒子束激发等离子体波。在适当条件下，背景等离子体中的电子被俘获于等离子体波中并加速至超相对论速度。我们展示一项原理验证尾场加速实验的近期结果，其揭示了一种激光驱动与粒子驱动加速器间的独特协同：高电荷激光尾场加速电子束在通过直接激光加速从激光脉冲获取能量的同时，可驱动其自身的尾场。该过程在尾场通常的减速相位之后继续加速电子，从而达到更高能量。我们发现，10 厘米长的纳米颗粒辅助尾场加速器可产生 340 pC、10.4±0.6 GeV 的电子束，其 RMS 卷积能散为 3.4 GeV，RMS 发散角为 0.9 mrad。它也可产生能量更低、能散为几个百分点且电荷更高的电子束。该协同机制及实验装置的简洁性，使适用于需高能量高电荷应用（如自由电子激光或产生 muon 束的辐射源）的紧凑型台式粒子加速器更近一步。
引用
@article{arxiv.2207.11492,
title = {High-charge 10 GeV electron acceleration in a 10 cm nanoparticle-assisted hybrid wakefield accelerator},
author = {Constantin Aniculaesei and Thanh Ha and Samuel Yoffe and Edward McCary and Michael M Spinks and Hernan J. Quevedo and Lance Labun and Ou Z. Labun and Ritwik Sain and Andrea Hannasch and Rafal Zgadzaj and Isabella Pagano and Jose A. Franco-Altamirano and Martin L. Ringuette and Erhart Gaul and Scott V. Luedtke and Ganesh Tiwari and Bernhard Ersfeld and Enrico Brunetti and Hartmut Ruhl and Todd Ditmire and Sandra Bruce and Michael E. Donovan and Dino A. Jaroszynski and Michael C. Downer and Bjorn Manuel Hegelich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.11492},
year = {2024}
}