相对论透明机制下高能密度电子 - 正电子对等离子体的产生及其动力学
等离子体物理
2020-07-07 v1
摘要
通过多维粒子模拟 (particle-in-cell simulations)，研究了在两道反向传播激光脉冲照射下的薄靶中，高能密度电子 - 正电子对等离子体的产生及其动力学。我们比较了相对论透明和不透明机制下通过量子电动力学过程产生的电子 - 正电子对和伽马光子，发现靶的透明性由于稳定驻波 (SW) 的形成而能显著增强电子 - 正电子对的产生。当激光强度达到几 W/cm 时，发现增强电子 - 正电子对产生的最佳靶密度为 （ 为激光临界密度）。在此靶密度下，激光能量转化为电子 - 正电子对的效率约为靶密度 时的四倍，而激光能量转化为伽马光子的效率几乎保持不变。因此，产生了最大强度超过 W/cm 的高密度电子 - 正电子等离子体。当靶箔变得透明时，进一步观察到了所产生对等离子体的调制动力学。结果表明，由两道反向传播激光直接形成的稳定驻波，不仅将产生的电子 - 正电子对捕获到其波节处，而且周期性地调制被捕获粒子的平均能量、相空间和角分布。然而，由于缺乏稳定的驻波场，类似的捕获和调制效应在不透明机制下变得模糊不清。
引用
@article{arxiv.1706.07345,
title = {High-energy-density electron-positron pair plasma production and its dynamics in the relativistic transparency regime},
author = {W. Y. Liu and W. Luo and T. Yuan and J. Y. Yu and M. Chen and Z. M. Sheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.07345},
year = {2020}
}
备注
7 pages, 7 figures