凹形靶背对激光等离子体作用产生正电子的汇聚效应研究

摘要

超强激光与等离子体相互作用可以辐射出大量γ光子,γ光子再与激光场作用形成雪崩效应产生大量正电子,这个多光子过程称为BW过程(BreitWheeler).当激光足够强时,BW过程是激光等离子体相互作用产生正电子的主要过程.获得高密度、高能量的正电子束有助于研究核聚变快点火、宇宙γ射线爆发、黑洞理论和正负电子对的波色爱因斯坦凝聚.为了提高正电子束的密度和能量,本文使用FPOCH2D程序模拟了超强激光(1024W/cm2)与一种靶背为凹形的稀薄金等离子体靶作用产生正电子的过程,得到能量为20-180MeV,最大密度1.9×1022cm3的正电子束,最大密度比平板靶产生的正电子最大密度高1.5×1021cm-3.结果表明,超强激光将凹形靶背中电子排出,形成电荷分离场,电荷分离场对正电子汇聚,有利于提高正电子束密度.