Fig.1 En typisk laserväckad accelerationsstruktur och fältfördelningar. Upphovsman:SIOM
Högenergipolariserade elektronstrålar används i stor utsträckning inom högenergifysik (linjära kolliderare), kärnfysik och materialvetenskap. Dock, sådana polariserade elektronstrålar genereras vanligtvis på konventionella acceleratorer som vanligtvis är mycket stora och dyra.
Nyligen, ett forskarlag från Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) föreslog en spin-filtermetod för wakefiled acceleration av högpolariserade elektronstrålar. Konceptet lovar ett helt optiskt tillvägagångssätt för att tillhandahålla polariserade elektronkällor på ett kostnadseffektivt och kompakt sätt. Studien publicerades i Physical Review Applied.
En högintensiv laser eller partikelstråle som fortplantar sig in i ett förpolariserat mål kommer att driva ett bubbelvakfält för att accelerera elektronerna. Under denna process, elektronsnurrprecess i bubbelfältet.
Med hjälp av tredimensionella partikel-i-cell-simuleringar inklusive spindynamik, forskare fann att snurrprecessionen visade ett unikt beroende av den azimutala vinkeln i fasutrymmet för transversalt polariserat mål. Särskilt, i ett visst område av fasrummet, spinprecessionen undertrycktes avsevärt.
Därför, de föreslog ett X-format filter för att filtrera bort elektronerna med låg polarisation och släppa igenom den högpolariserade sektionen. Denna enkla metod renade effektivt strålpolarisationen från cirka 35 % till> 80%.
Fig.2 Skissen för spinnfiltret. Upphovsman:SIOM
Spinfiltermetoden benchmarkades ytterligare av simuleringar och robustheten diskuterades i detalj.
Denna idé släpper upp parameterbegränsningarna för att erhålla högpolariserad elektronstråle via wakefieldacceleration och motiverar utvecklingen av laserdrivna polariserade elektronkällor för potentiella applikationer som framtida elektronpositronkollidatorer.
