Генерация ультрарелятивистских электронных пучков
Одним из применений сверхмощных лазерных систем является генерация пучков электронов и их ускорение до ультрарелятивистских энергий. В этой области в ИПФ РАН проведены как экспериментальные исследования на базе субпетаваттного комплекса PEARL, так и теоретические исследования с использованием современных вычислительных средств.
В эксперименте лазерные импульсы энергией до 10 Дж и длительностью 50–70 фс фокусировались на газовой струе, состоящей из гелия или азота. Для измерения энергии генерируемых в струе электронов использовался оригинальный спектрометр, позволявший проводить измерения с высокой точностью в широком диапазоне энергий (А. А. Шайкин, А. А. Соловьев, М. В. Стародубцев).
В экспериментах были получены пучки электронов с энергиями до 300 МэВ, а ускоряющие электрические поля в плазме достигли значений 0,5 ГэВ/см, что более чем на три порядка превышает рекордные значения в традиционных линейных ускорителях. Результат укладывается в существующую феноменологическую теорию ускорения электронов в кавитационной структуре кильватерной волны и подтверждается проведенным в ИПФ РАН численным моделированием на суперкомпьютерах с использованием метода частиц в ячейках.
