激光产生的超强伽马射线与中子源在核应用与科学研究中的新见解
等离子体物理
2022-03-16 v4
摘要
超强 MeV 光子与中子束是核科学、原子与材料科学以及医学与生物物理应用中许多研究领域不可或缺的工具。对于旨在进行实验室研究的天体物理应用，需要超过 10 n/(cm s) 的中子通量。此类超高通量在现有的基于反应堆和加速器的传统设施中无法实现。当前讨论的高通量中子束产生方案基于在 >10 W/cm 强度下运行的超高功率多拍瓦激光。在此，我们提出了一种基于在 10 W/cm 强度下相对论激光与长尺度近临界密度等离子体相互作用中增强产生直接激光加速电子来生成 与中子束的新颖高效方案。本文给出了激光驱动产生超强、准直性好、多 MeV 光子束（>10 ph/sr）以及超高强度中子源（每发 >610 个中子）的新实验见解。在中等相对论激光强度和 ps 脉冲持续时间下，已记录到 10 MeV 以上 1.4% 的激光到伽马转换效率和 0.05% 的激光到中子转换效率。该方法有望大幅增强用于 ICF 研究的现有 kJ PW 激光系统的诊断潜力。
引用
@article{arxiv.2012.10752,
title = {New insights in laser-generated ultra-intense gamma-ray and neutron sources for nuclear applications and science},
author = {M. M. Günther and O. N. Rosmej and P. Tavana and M. Gyrdymov and A. Skobliakov and A. Kantsyrev and S. Zähter and N. G. Borisenko and A. Pukhov and N. E. Andreev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.10752},
year = {2022}
}