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基于类betatron振荡的高亮飞秒伽马射线源研究

批准号:
11474360
项目类别:
面上项目
资助金额:
90.0 万元
负责人:
余同普
学科分类:
超快超强光物理
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
田成林、杨晓虎、欧阳建明、邹德滨、胡理想、王伟权、朱兴龙

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
基于betatron振荡的高亮飞秒伽马射线源研究是激光等离子体领域的前沿研究热点。本项目首先针对相对论激光条件下的激光等离子体相互作用动力学问题展开理论分析和大规模数值模拟研究,在考虑辐射阻尼效应和辐射的极化特性的基础上,分析激光固体微型靶相互作用中的类betatron振荡现象,探索产生类batatron共振的物理条件并建立合理有效的物理模型,揭示电子共振的内在机理,阐明高亮飞秒伽马射线的激励机制。开展圆极化激光驱动电子空泡加速的理论和模拟研究,获得电子类betatron振荡的动力学特征和辐射特性参数,通过优化激光和等离子体参数实现可调谐飞秒伽马射线源的产生,为将来开展相关辐射源实验提供技术方案和理论参考。
英文摘要
Betatron resonance based bright femtosecond gamma ray emission is one of the most extensively discussed topics in the field of laser-plasma community. Taking account of the radiation damping effect and the polarization of the radiation in the particle-in-cell simulation code, we first study the interaction of an intense laser pulse with plasma targets, and analyse the betatronlike oscillation of electrons during the laser micro-target interaction. By creating a reasonable model,we discuss the conditions for the resonance and reveal the underlying mechanism of the gamma ray emission. Then, we study the electron bubble acceleration driven by a circularly polarized laser pulse and analyse the betatronlike oscillation of electrons in the bubble to obtain the features of the radiation. By optimizing the laser and plasma parameters, we acheive femtosecond tunable gamma ray emission. The research may provide a reference for future experiments with possible schemes and models.
基于激光等离子体的高亮度飞秒伽玛射线源是当前等离子体领域的研究热点。在该项目的资助下,我们针对相对论激光条件下的激光等离子体相互作用动力学开展了理论分析和大规模数值模拟研究,主要包括:(1)在粒子模拟程序中考虑了辐射阻尼、光子的极化特性以及极高强度激光条件下的量子辐射,实现了程序的并行化并用于后续研究;(2)提出了通过拉盖尔高斯激光与导线靶以及雨滴靶作用产生准单能、高准直、大电荷量和高轨道角动量的阿秒电子脉冲串的新方案,通过非线性Compton散射实现了阿秒伽玛脉冲束的产生;(3)开展了圆极化激光驱动电子空泡加速研究,获得了电子类betatron辐射的特性参数,并通过激光和靶参数的优化,实现了可调谐伽玛射线源。经过四年研究,我们完成了预期研究任务,达到了研究目标。.截止2018年底,项目实际发表SCI论文23篇,EI论文2篇。有一篇论文以课题组为第一作者单位发表在《自然∙通讯》,并被遴选为等离子体领域的亮点论文。该论文目前被引达44次,进入ESI前10%。以该成果为代表的正电子研究成功入选2015-2017年度中国辐射物理领域“十大科技创新进展”。.依托该项目,余同普成功获批2016年度国家自然科学基金优秀青年基金,并相继获湖南省“杰出青年基金” (2017)、“湖湘青年英才”计划(2017)和霍英东青年基金(2018)等。该项目的成果为后续开展强场量子电动力学研究打下了坚实基础,在项目系列研究成果的基础上,余同普结合ELI-NP和SULF等大科学装置提出了强场QED研究的新思路,顺利获批2018年度国家自然科学基金面上项目和校预研重点项目各一项。在上海交通大学牵头下,课题组还顺利获批国家重点研发计划子课题一项。此外,依托该项目培养毕业了多名研究生,其中博士3名,硕士6名;邹德滨的博士学位论文获全军优秀博士毕业论文,王伟权和胡理想的硕士毕业论文获得湖南省优秀硕士毕业论文,朱兴龙毕业论文获全军优秀硕士毕业论文。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Enhanced dense attosecond electron bunch generation by irradiating an intense laser on a cone target
通过在锥形靶上照射强激光来增强密集阿秒电子束的产生
DOI: 10.1063/1.4913984
发表时间: 2015-03-01
期刊: PHYSICS OF PLASMAS
影响因子: 2.2
作者: [Hu, Li-Xiang, Yu, Tong-Pu, Yin, Yan]
通讯作者: Yin, Yan
Positron generation via ultra-intense laser irradiating a tapered hollow foam-like target
通过超强激光照射锥形空心泡沫状目标产生正电子
DOI: 10.1364/isuptw.2018.tuk10
发表时间: 2018-04
期刊: Proceedings of The 9th International Symposium on Ultrafast Phenomena and Terahertz Waves
影响因子: --
作者: [Jian-Xun Liu, Yan-Yun Ma, Tong-Pu Yu]
通讯作者: Tong-Pu Yu
High-energy-density electron beam generation in ultra intense laser-plasma interaction
超强激光-等离子体相互作用中产生高能密度电子束
DOI: 10.1088/1009-0630/19/1/015001
发表时间: 2017
期刊: Plasma Science Technology
影响因子: --
作者: [Tongpu YU, Fuqiu SHAO, Hongbin ZHUO, Longfei GAN]
通讯作者: Longfei GAN
Laser-driven high-energy-density deuterium and tritium ions for neutron production in a double-cone configuration
激光驱动的高能量密度氘和氚离子用于在双锥结构中产生中子
DOI: 10.1063/1.4936920
发表时间: 2015
期刊: PHYSICS OF PLASMAS
影响因子: 2.2
作者: [Hu Li-Xiang, Yu Tong-Pu, Shao Fu-Qiu, Zhu Qing-Jun, Yin Yan, Ma Yan-Yun]
通讯作者: Ma Yan-Yun
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    强场条件下的等离子体光学调控研究
    极端光场条件下正电子束的产生、加速和操控研究
    第六届高能量密度物理青年科学家论坛
    超强激光驱动近临界密度等离子体中的QED效应研究
    国内基金
    海外基金