固体中尾场加速的前景与局限

通过近临界等离子体的高次谐波产生，在 X 射线波段产生相对论强度脉冲的进展，开启了 X 射线驱动尾场加速的可能性。激光 - 等离子体相互作用的相似性标度律表明，X 射线可以在固体材料中驱动尾场，提供 TeV/cm 量级的梯度，从而产生持续时间极短的电子束和光子束。然而，波长的减小增强了量子参数 $\chi$，从而引发了关于不可标度物理效应（例如辐射反作用效应）作用的问题。利用包含量子电动力学 (QED) 效应的三维粒子模拟 (Particle-In-Cell)，我们表明对于波长 $\lambda=5\,$nm 和相对论振幅 $a_0=10$-100，相似性标度在很高程度上成立，并且在中等 $a_0\sim 50$ 时即可实现 $\chi\sim 1$ 的运行状态，导致发射光子的能量与电子能量相当。与产生高能光子相比，X 射线波长下光子发射频率的降低（相较于光学波长）导致了通过辐射反作用从电子群体中移除的能量减少。此外，随着发射频率接近激光频率，作为耗散机制的辐射反作用俘获的重要性，相较于在产生相似 $\chi$ 的 $a_0$ 下的光学波长情况有所降低。