關(guān)于激光驅(qū)動光子對撞機的新方案
首次從理論上系統(tǒng)闡明了微通道結(jié)構(gòu)靶中,縱向電場主導(dǎo)了電子的加速過程,同時電子的橫向加速可以得到有效的抑制,因此可以獲得高準直性的電子束,當(dāng)這些電子束在橫向場中的相位發(fā)生反轉(zhuǎn)時,電子就會在管道邊界處產(chǎn)生強伽馬輻射。由于電子的發(fā)散角決定了伽馬輻射的發(fā)散角,因此可以獲得準直性非常好的γ-ray輻射源。數(shù)值模擬中10PW激光所能獲得的發(fā)散角小于3度,亮度比之前研究報道結(jié)果高出兩個數(shù)量級的伽馬輻射源。圖1. 激光驅(qū)動光子對撞機產(chǎn)生正負電子對的方案設(shè)計圖2. 本方案可以獲得高出之前2-3量級的伽馬光源亮度 本工作即基于以上研究成果,將該超高亮度的伽馬射線應(yīng)用于光子對撞機。理論計算結(jié)果表明,該方案可以獲得超高信噪比(>1000:1),且每一發(fā)正負電子對信號(>1e8)遠高于現(xiàn)有測量技術(shù)的探測極限。因此,通過該方案可以在實驗室中驗證光子互作用過程中由能量到物質(zhì)的轉(zhuǎn)換過程,將提供激光驅(qū)動光子對撞機研究的新途徑,也將極大的促進雙光子BW物理的發(fā)展。未來有望依據(jù)本方案建設(shè)基于重頻拍瓦飛秒激光的高亮度伽馬源及其應(yīng)用裝置。
北京大學(xué)
2021-04-11