超高强度超短激光脉冲驱动超重离子加速
等离子体物理
2021-06-09 v3 加速器物理
摘要
由超短（数十飞秒）激光脉冲驱动的等离子体中超重离子（SHIs）的加速是一个亟待突破的挑战性课题。电离过程的探测与控制，以及最优加速方案的采用，对于产生高能量 SHIs 至关重要。在此，我们报道了利用超短激光脉冲（22 fs）在 10^22 W/cm2 强度下产生深度电离超重离子（Au）的实验结果，其能量达到前所未有的 1.2 GeV。我们开发了一种新型自校准诊断方法，以获取电荷态丰富分布于 51+ 并最高达 61+ 的 Au 离子的绝对能谱与电荷态分布。由二维粒子在胞模拟（2D particle-in-cell simulations）支持的所测电荷态分布，可作为检验与 SHI 加速相关的电离动力学的附加工具，揭示出激光强度是脉冲持续时间内 Au 离子加速的关键参数。双层靶的使用在不牺牲加速场强度的情况下延长了加速时间，这非常有利于产生高能超重离子。
引用
@article{arxiv.2008.09358,
title = {Super-Heavy Ions Acceleration Driven by Ultrashort Laser Pulses at Ultrahigh Intensity},
author = {Pengjie Wang and Zheng Gong and Seong Geun Lee and Yinren Shou and Yixing Geng and Cheonha Jeon and I Jong Kim and Hwang Woon Lee and Jin Woo Yoon and Jae Hee Sung and Seong Ku Lee and Defeng Kong and Jianbo Liu and Zhusong Mei and Zhengxuan Cao and Zhuo Pan and Il Woo Choi and Xueqing Yan and Chang Hee Nam and Wenjun Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.09358},
year = {2021}
}