고에너지 레이저의 궁극의 곡면 레이저

고에너지 레이저의 궁극의 곡면 레이저
고에너지 레이저의 궁극의 곡면 레이저

전자는 레이저 웨이크필드 가속기(LWFA)에서 레이저 생성 플라즈마를 사용하여 높은 에너지로 가속됩니다. 수백 미터 대 센티미터로 측정되는 이 장치는 무선 주파수 기반 입자 가속기보다 훨씬 작기 때문에 더 저렴하고 효과적인 대체 장치가 됩니다. LWFA가 기존의 입자와 비슷한 에너지를 가진 입자를 생성하는 능력은 여전히 ​​연구자에 의해 입증되어야 합니다. 이제 Shanghai Jiao Tong University의 Xinzhe Zhu와 동료들은 가속 가능성을 높이는 방식으로 여러 LWFA를 결합하는 메커니즘을 시연함으로써 이 목표에 한 걸음 더 다가갔습니다.

LWFA에서 하전 입자는 상대론적 속도까지 강력한 레이저에 의해 생성된 플라즈마 파동을 구동합니다. 단일 LWFA는 거리에 따라 레이저 에너지가 감소하고 입자 빔과 플라즈마 파동이 빠르게 조정을 잃기 때문에 몇 GeV의 입자 에너지만 제공할 수 있습니다. 이러한 문제는 여러 상호 연결된 LWFA를 통해 입자를 전송하여 해결할 수 있습니다. 그러나 현재 LWFA를 결합하는 방법은 빔을 각 링크에 집중시켜야 하므로 프로세스의 효율성이 떨어집니다.

Zhu와 동료들은 입자에 대한 연속 채널을 유지하고 각 LWFA의 레이저를 곡선 궤적을 따라 매체에 조준함으로써 이 문제를 피할 수 있습니다. 이 접근 방식을 시연하기 위해 그룹은 사파이어 블록 내에 3cm 길이의 구부러진 튜브를 만들었습니다. 미리 가속된 전자 빔은 직선 "고속도로"를 따라 LWFA로 들어가고 레이저는 플라즈마 밀도의 변화에 ​​의해 구동되는 곡선 "램프"를 따라 이동합니다. 배열은 고속도로 램프와 비슷합니다.

Zhu와 동료들은 그들의 시스템이 주입된 전자를 Sub-GeV 에너지로 가속하고 LWFA 레이저를 유도하는 방법을 보여줍니다. 전자를 TeV 에너지로 가속하기 위해 새로운 LWFA가 현재 기존 LWFA에 추가되고 있습니다.

출처: 물리.aps.org/articles/v16/s74

Günceleme: 25/05/2023 17:19

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