Одне прискорення лазерних іонів

Без сумніву, прискорення заряджених частинок лазерами було одним з найбільш родючих полів останнього десятиліття. Саме по собі прискорення іонів під час взаємодії речовини лазера було вже добре відомим явищем, навіть якщо воно обмежувалось лише тепловим розширенням коронної плазми, створюваним наносекундними та субнаносекундними імпульсами при низькій інтенсивності.

З кінця 1980-х років методика CPA зробила доступним для наукової спільноти дедалі потужніші лазери, здатні перевищувати 10 18 Вт/см 2. Це відкрило шлях для дослідження режиму релятивістської взаємодії, так званого, оскільки швидкість електронів, що зазнають дії електромагнітного поля лазера, наближається до швидкості світла. У цьому режимі рух електронів викликає народження величезних електричних полів, здатних, у свою чергу, прискорити заряджені частинки до дуже високих енергій.
В даний час консолідований сценарій прискорення протонів, названий цільовим нормальним прискоренням оболонки (TNSA), складається з трьох етапів. Спочатку п’єдестал лазерного імпульсу створює невелику плазму на поверхні тонкого листа (

мкм), який діє як мішень.

Тоді основна частина лазерного імпульсу прискорює електрони з цього тонкого шару плазми до мішені. Нарешті, вихід електронів на неопроміненій стороні мішені генерує напружене електростатичне поле, яке спочатку іонізується, а потім прискорює до дуже високих енергій іони і протони, що знаходяться на поверхні мішені.
Характеристики високої енергії, низької дивергенції, короткої тривалості та низької емісійності згенерованих таким чином пучків протонів роблять їх особливо цікавими для широкого кола застосувань, серед яких можна відзначити дослідження високої роздільної здатності електричних полів у плазмі, додатки для швидкого запалення, індукції ядерних явищ, виробництво ізотопів для медичного застосування та протонна терапія.

---