极强激光脉冲入射结构化固体靶产生$e^-e^+$等离子体及其磁自约束
等离子体物理
2024-09-17 v1 光学
摘要
我们提出了一种全光学、单激光脉冲方案，用于产生致密、相对论性、强磁化的电子-正电子对等离子体。该方案涉及一个极强（）圆偏振激光脉冲与一个包含锥形腔的固体密度靶的相互作用。通过考虑量子电动力学效应的全尺度三维粒子模拟，研究表明这种相互作用产生两个显著结果：首先，由于逆法拉第效应，产生高达数十千兆高斯的准静态轴向磁场；其次，通过Breit-Wheeler过程产生大量电子-正电子对（高达）。等离子体被捕获在磁场中，并保持约束状态数百飞秒，远超激光时间尺度。我们讨论了等离子体参数以及等离子体产生和约束效率与激光脉冲和靶材特性的依赖关系。在实验上实现此方案将使得研究与极端天体物理环境相关的物理过程成为可能。
引用
@article{arxiv.2409.09131,
title = {Production and magnetic self-confinement of $e^-e^+$ plasma by an extremely intense laser pulse incident on a structured solid target},
author = {Alexander Samsonov and Alexander Pukhov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.09131},
year = {2024}
}