等离子体中利用电子束为质子束自调制播种

AWAKE 实验依赖于长质子束的自调制不稳定性来有效驱动尾场并将电子束加速至 GeV 级能量。在首次实验运行（2016–2018）期间，该不稳定性通过一种播种过程实现了相位可复现：一束短激光脉冲在铷蒸气中与质子束共传播。由此，等离子体的快速产生以及束-等离子体相互作用在束内的起始驱动了种子尾场。然而，这种播种方法使束前端未被调制。束前端可能在第二段预形成等离子体中自调制，并驱动尾场，从而与（已自调制的）束后端所驱动的尾场及加速过程发生干涉。我们展示了利用短电子束对长质子束进行播种自调制（SSM）的研究。短种子束置于质子束之前，导致整个束发生自调制。数值模拟表明，与电离前沿方法相比，该方法具有其他优势。我们讨论了电子束参数（电荷、发射度、焦点处横向尺寸、长度）有效播种自调制过程的要求。我们还给出了关于电子束种子尾场生成的初步实验研究。