超强激光脉冲驱动的自组织光子对撞机中的正电子产生与加速
等离子体物理
2023-07-26 v1
摘要
我们发现了一种简单机制：在实验可实现的激光强度下，近临界等离子体被照射时可自组织产生正电子并将其加速至超高相对论能量。激光脉冲在其前沿堆积电子，产生强纵向等离子体电场。该场形成一个运动的伽马射线对撞机，通过线性 Breit-Wheeler 过程——两束伽马射线湮灭为一个电子-正电子对——产生正电子。同时，等离子体场而非激光充当正电子的加速器。正电子加速的发现得益于首次一类通过光子-光子碰撞产生对的动理学模拟。利用 的可获得激光强度，所发现的机制可产生具有 发散角和 0.1pC 总电荷的 GeV 正电子束。该结果为线性 Breit-Wheeler 过程的实验观测以及需要正电子束的应用铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2307.13487,
title = {Positron generation and acceleration in a self-organized photon collider enabled by an ultra-intense laser pulse},
author = {K. Sugimoto and Y. He and N. Iwata and I-L. Yeh and K. Tangtartharakul and A. Arefiev and Y. Sentoku},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.13487},
year = {2023}
}