Probing Super-Critical Electromagnetic Fields with Petawatt Lasers
Probing Super-Critical Electromagnetic Fields with Petawatt Lasers
批准号:
2108075
负责人:
Alexander Thomas
金额:
$60.0万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Continuing Grant
财政年份:
2021
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2021-06-01 至 2024-12-31
中文摘要
该项目支持为国家科学基金会资助的新的高强度Zettawt当量超短脉冲激光系统(ZEUS)设施设计实验的努力。高峰值功率的激光器,如宙斯多拍瓦特激光器,可以通过将能量聚焦到一个微小的光点来产生极端的电磁场。这些场能够在十亿分之一秒内将带电粒子加速到接近光速,产生明亮的点状辐射源。在这样的强场中,高能伽马射线可以自发衰变成成对的物质-反物质粒子,导致物质从光中产生。该项目将为宙斯实验室设计实验,通过连锁反应测量物质的创造和放大过程。该项目将支持研究生,并将使研究密集和超短持续时间的反物质光束成为可能。Zeus激光设备将通过激光尾场加速产生几吉电子伏的电子束,这是一种在高功率超短脉冲激光之后利用等离子体中产生的加速场结构产生电子束的方法。通过将电子束与第二个紧聚焦的高功率激光脉冲碰撞,场强有望大大超过电子静止坐标系中的量子电动力学临界场,从而产生电子-正电子对。研究生将参与设计和制造用于Zeus实验的粒子探测器,用于控制稳定的单能光束注入和引导激光实现多GeV能量的等离子体目标,并使用先进的量子动力学代码对激光-电子碰撞物理进行建模。了解激光相互作用物理对于前沿宙斯实验的成功至关重要。在该项目的最后一年,预计与宙斯一起的激光时间将用于这一前沿实验的第一次运行。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
This project supports efforts to design experiments for the new National Science Foundation-funded high intensity Zettawatt-Equivalent Ultrashort pulse laser System (ZEUS) facility. High peak-power lasers, such as the ZEUS multi-Petawatt laser can generate extreme electromagnetic fields through focusing the power down to a tiny spot. These fields are capable of accelerating charged particles to near the speed of light in a fraction of a million billionth of a second, producing bright, point-like sources of radiation. In such strong fields, high-energy gamma-rays can spontaneously decay into pairs of matter-antimatter particles, leading to matter creation from light. This project will design experiments for the ZEUS facility to measure matter creation and amplification of the process through a chain reaction. The project will support graduate students and should enable a study of dense and ultrashort duration beams of antimatter.The ZEUS laser facility will generate few-gigaelectronvolt electron beams through laser wakefield acceleration, which is a method for generating beams of electrons using the accelerating field structure produced in a plasma in the wake of a high-power, ultrashort pulsed laser. By colliding the electron beam with a second, tightly focused, high-power laser pulse, the field strength is expected to greatly exceed the critical field of quantum electrodynamics in the electron rest frame, leading to electron-positron pair production. Graduate students will participate in designing and building particle detectors for ZEUS experiments, the plasma target for controlled injection of stable monoenergetic beams and guiding of the laser to achieve multi-GeV energies, and modelling the laser-electron collision physics using advanced quantum kinetic codes. Understanding the laser interaction physics is crucial for the frontier ZEUS experiments to be successful. In the final year of the project, laser time with ZEUS is anticipated to be available for the first runs for this frontier experiment.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
期刊论文(2)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI:
10.1063/5.0095576
发表时间:
2022-06
期刊:
Applied Physics Letters
影响因子:
4
作者:
[V. Senthilkumaran;D. Bailie;K. Behm;J. Warwick;G. M. Samarin;A. Maksimchuk;J. Nees;A. Thomas;G. Sarri;K. Krushelnick;A. Hussein]
通讯作者:
V. Senthilkumaran;D. Bailie;K. Behm;J. Warwick;G. M. Samarin;A. Maksimchuk;J. Nees;A. Thomas;G. Sarri;K. Krushelnick;A. Hussein
DOI:
10.1063/5.0165836
发表时间:
2023-07
期刊:
Physics of Plasmas
影响因子:
2.2
作者:
[D. Seipt;A. Thomas]
通讯作者:
D. Seipt;A. Thomas
NSF-GACR: Strong Field QED Plasma Physics at PetaWatt-Class Laser Facilities
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批准号:2206059
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$30.0万
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财政年份:2022
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负责人:Alexander Thomas
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依托单位:
Development of Ultrashort Relativistic Electron Beams as a Plasma Diagnostic
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批准号:1804463
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$48.0万
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财政年份:2018
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负责人:Alexander Thomas
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依托单位:
CAREER: Bright Femtosecond x- and Gamma-Ray Pulse Production Using Ultra-Intense Lasers
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批准号:1054164
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$45.0万
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财政年份:2011
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负责人:Alexander Thomas
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依托单位:
Non-linear Optics in Plasmas at Ultra-high Intensities
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批准号:0903557
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$50.0万
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财政年份:2009
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负责人:Alexander Thomas
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依托单位:
国内基金
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水稻 SUPER WOMAN 5 (SPW5) 基因调控花器官发育的分子机制解析
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2025
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负责人:庄慧
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依托单位:
肌细胞生成素与Super-enhancer互作形成正反馈环路促进肌损伤修复的机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2023
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负责人:陈睿
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依托单位:
水稻SUPER WOMAN 3 (SPW3) 基因调控花器官发育的分子机制研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:30万元
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批准年份:2021
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负责人:庄慧
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依托单位:
Triptolide通过调控Super-enhancer抑制抗体产生改善抗体介导的移植肾排斥反应
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批准号:82100797
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项目类别:青年科学基金项目(C类)
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2021
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负责人:罗子寰
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依托单位:
水稻SUPER WOMAN 3 (SPW3) 基因调控花器官发育的分子机制研究
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批准号:32100287
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项目类别:青年科学基金项目(C类)
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2021
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负责人:庄慧
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依托单位:
基于质谱的Super SILAC结合膜富集技术解析镁离子相关蛋白调控网络在Ⅲ型前列腺炎中的作用机制研究
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批准号:22164007
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:35万元
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批准年份:2021
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负责人:杨小丽
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依托单位:
Triptolide通过调控Super-enhancer抑制抗体产生改善抗体介导的移植肾排斥反应
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批准号:--
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2021
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负责人:罗子寰
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依托单位:
Super-enhancer驱动的LINC01468通过增强癌基因翻译促进鼻咽癌发生发展的机制研究
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批准号:2020JJ4838
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2020
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负责人:李夏雨
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依托单位:
水稻SUPER BRABCH 1基因调控穗发育的分子机制研究
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批准号:31971919
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:李云峰
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依托单位:
Max-plus代数上的super本征问题
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批准号:11901486
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2019
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负责人:王绘莉
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依托单位: