多激光驱动圆形靶产生高密度 $\gamma$ 射线辐射与稠密正电子

提出一种类金刚石碳圆形靶，借助含量子电动力学的二维粒子网格模拟，在激光强度 $8\times 10^{22} ~\mathrm{W/cm^2}$ 下改善 $\gamma$ 射线辐射与正负电子对产生。研究发现，当两束碰撞的圆偏振激光辐照靶时，圆形靶相比平面靶可显著增强 $\gamma$ 光子的密度。通过多束激光辐照圆形靶，激光的光学俘获可阻止由激光辐射压加速的高能电子逃逸。因此，通过非线性康普顿背散射获得了密度高达 $5164 n_c$ 的 $\gamma$ 光子。同时，经由多光子 Breit-Wheeler 过程实现了平均能量 $230 ~\mathrm{MeV}$ 的 $2.7 \times 10^{11}$ 个正电子。此类超亮 $\gamma$ 射线源与稠密正电子源可应用于诸多领域。文中还详细讨论了最优靶半径与激光失配偏差参数。