PW级激光离子加速中通过多物种效应实现能谱调控

采用超短脉冲、PW级激光的激光离子加速由非热、脉冲内等离子体动力学主导。靶中多种离子物种或多种电荷态的存在会导致特征调制甚至单能特征，这取决于靶材料的选择。由于所产生的离子束的能谱特征常被用于表征潜在的加速机制，热的多流体描述需要修正，以在下一代粒子束源中获得预测能力与控制能力。我们提出了一个具有显式物种间相互作用的解析模型，并得到大量第一性原理模拟的支持。这使我们能够从任意混合物中由这些多物种效应产生的能谱分布推导出重要的系综性质。我们进一步提出了一种采用新型低温靶的潜在实验方案，该靶提供氢与氘可变混合的射流。无污染物且不受电离动力学等难以控制过程的强烈影响，这将允许对我们的多物种效应预测进行系统性实现。