面向利用紧凑激光器演示光子-光子碰撞
等离子体物理
2023-08-16 v1
摘要
我们报道一种利用紧凑激光器在等离子体中观测双光子 Breit-Wheeler 过程的方案。当一束紧聚焦激光脉冲在亚临界密度等离子体中传输时，可通过激光等离子体尾波场加速产生高电荷电子束。该电子束与反向传播的激光脉冲散射并产生高亮度 X 射线脉冲辐射。在采用约 10 J 激光脉冲的三维粒子网格模拟中，可在 1 MeV 处产生光子数高于 3×10^{11}、亮度高于 1.6×10^{23} photons/s/mm^2/mrad^2/0.1%BW 的 X 射线脉冲。这些 X 射线脉冲在等离子体中碰撞，每发产生多于 1.1×10^5 个电子-正电子对。研究还发现，正电子可被等离子体中产生的横向电场横向加速，从而能够在远离激光脉冲的方向上安全探测。该方案解决了激光驱动光子-光子碰撞中的关键挑战，可在远为紧凑的装置上以单发方式演示双光子 Breit-Wheeler 过程。
引用
@article{arxiv.2308.07852,
title = {Towards the demonstration of photon-photon collision with compact lasers},
author = {L. Q. Han and J. Cai and Y. R. Shou and X. D. Liu and J. Q. Yu and X. Q. Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.07852},
year = {2023}
}