在束驱动等离子体尾场加速器中原位产生高能自旋极化电子
等离子体物理
2021-12-28 v2 加速器物理
原子物理
光学
摘要
高能、高流强、自旋极化电子束的原位产生是等离子体基加速器用于高能对撞机发展中的一个突出科学挑战。在本快报中，我们展示如何通过圆偏振激光场对特定原子的电子进行电离注入到束驱动等离子体尾场加速器中，从而产生这样一种自旋极化相对论束，为此挑战提供了备受期待的一步解决方案。利用含时薛定谔方程（TDSE）模拟，我们展示氙原子的自旋依赖电离的倾向规则在强场多光子 regime 相较于非绝热隧穿 regime 可反转，从而导致高总自旋极化。此外，三维粒子网格（PIC）模拟与 TDSE 模拟相结合，提供了氙原子自旋依赖强场电离及随后在锂等离子体中俘获、加速和保持电子自旋极化的端到端模拟。我们展示在仅 11 cm 距离内产生高流强（0.8 kA）、超低归一化发射度（~37 nm）和高能（2.7 GeV）电子束，净自旋极化高达约 31%。通过优化此概念可获得更高流强、能量和净自旋极化的束，从而解决等离子体加速器发展中一个长期存在的问题。
引用
@article{arxiv.2101.10378,
title = {In Situ Generation of High-Energy Spin-Polarized Electrons in a Beam-Driven Plasma Wakefield Accelerator},
author = {Zan Nie and Fei Li and Felipe Morales and Serguei Patchkovskii and Olga Smirnova and Weiming An and Noa Nambu and Daniel Matteo and Kenneth A. Marsh and Frank Tsung and Warren B. Mori and Chan Joshi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.10378},
year = {2021}
}
备注
4 figures