High Efficiency Gamma-Ray Flash Generation via Multiple Compton Scattering
对四束对称碰撞激光脉冲辐照近临界密度（NCD）靶产生γ射线闪光进行了数值研究。在峰值强度约为$10^{23}$ W/cm $^2$的情况下，激光脉冲通过直接激光加速来提高电子能量，同时用有质动力将它们向内推动。在用反向传播的激光反向散射之后，被加速的电子被捕获在由激光脉冲的相干重叠产生的光晶格或电磁驻波（SW）中，并且以多康普顿散射方式发射伽马射线光子，其中电子充当将能量从激光传递到伽马射线的介质。从激光脉冲到γ射线的能量转换率可高达50%
2016-10-04 physics.plasm-ph
Gigagauss magnetic fields generated via theta-pinching driven by multiple petawatt-class lasers
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Osaka University（大阪大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）
本文提出利用多台拍瓦级激光与含微管固体靶作用，通过类θ箍缩机制产生并放大种子磁场，最终获得超过千兆高斯的轴向磁场，并给出定标关系与模拟验证。
2025-11-07 physics.plasm-ph
Gamma-Ray Flash Generation in Irradiating Thin Foil Target by Single Cycle Tightly Focused Extreme Power Laser Pulse
我们提出了一个制度，其中超强激光脉冲与箔靶相互作用的结果在高$γ$ -光子转换效率，通过三维量子电动力学粒子在细胞模拟。在紧聚焦条件下使用单周期激光脉冲以获得$\mathrmλ^3$状态。模拟采用径向偏振激光，因为与方位角偏振和线性偏振相比，径向偏振激光导致更高的$γ$ -光子转换效率。激光能量的很大一部分被转移到正电子，而一部分电磁波作为阿秒单周期脉冲逃离目标。
2021-03-05 physics.plasm-ph
Multiplicity of electron- and photon-seeded electromagnetic showers at multi-petawatt laser facilities
本文针对多拍瓦激光设施，提出半解析模型预测电子或光子引发的电磁簇射多重性，经粒子模拟验证，并探讨实验指导方针及种子类型和脉冲时长的影响。
2024-02-07 hep-th physics.plasm-ph
Gamma flashes from relativistic electron-positron plasma droplets
在不久的将来，超强激光有望产生相对论性的电子-正电子等离子体液滴。考虑到量子电动力学（QED）中完全领先的局域光子产生率，我们指出这些液滴是有趣的γ射线闪光源
2008-09-25 hep-ph nucl-th physics.plasm-ph
High brightness multi-MeV photon source driven by a petawatt-scale laser wakefield accelerator
Queen's University of Belfast（贝尔法斯特女王大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；STFC Rutherford Appleton Laboratory（英国科学与技术设施委员会拉瑟福德阿普尔顿实验室）；University of York（约克大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
实验演示了拍瓦激光驱动的高亮度多MeV伽马源，每脉冲产生10^9个光子，亮度比以往全光学源高百倍，由逆康普顿散射产生，模型可预测并优化辐射效率，适用于核物理研究。
2025-10-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Highly efficient laser-driven Compton gamma-ray source
高强度激光器的发展使得全光康普顿散射成为在超紧凑系统中产生超短亮$γ$射线的一种很有前途的方法。然而，迄今为止实现的康普顿$γ$射线源受到低转换效率（低于$10^{-5}$）和光谱强度（$\sim10^{4}$ ${\rm photons/0.1\%BW}$）的严重限制。在这里，我们提出了一个高效的伽玛光子发射器，通过照射高强度的激光脉冲上的微型等离子体装置组成的等离子体透镜和等离子体镜。该概念利用了等离子体透镜中的强时空激光成形过程和高电荷电子加速过程，以及等离子体镜所实现的高效非线性康普顿散射过程。我们的粒子模拟表明，在这种新的计划，辉煌的$γ$ -射线具有非常高的转换效率（高于$10^{-2}$）和光谱强度（$\sim10^{9}$ ${\rm photons/0.1\%BW}$）可以通过采用目前可用的拍瓦级激光器与强度的$10^{21}$ ${\rm W/cm^2}$。这种有效和强烈的$γ$射线源将在广泛的领域中得到应用。
2018-07-08 physics.plasm-ph
Single-event neutron time-of-flight spectroscopy with a petawatt-laser-driven neutron source
本研究在DRACO PW激光器上利用激光驱动中子源与单晶金刚石探测器，实现了稳定多发运行的单事件快中子飞行时间能谱测量，验证了该技术作为未来核反应研究可扩展平台的潜力。
2025-06-24 nucl-ex physics.plasm-ph
Probing vacuum birefringence in an Ultrastrong Laser Field via High-energy Gamma-ray Polarimetry
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Tsinghua University（清华大学）；Zhengzhou University（郑州大学）
利用高能伽马射线偏振度探测强激光场中的真空双折射，通过非线性康普顿散射生成圆偏振伽马射线，实现真空双折射的实验室检测。
2026-03-05 physics.plasm-ph
Two stage $γ$ ray emission via an ultrahigh intensity laser pulse interaction with a laser-wakefield accelerated electron beam
利用粒子模拟方法研究了强激光脉冲与激光尾场加速电子束碰撞产生的双$γ$射线束。本文研究了均匀欠密预等离子体在固体箔片前的合成靶。在预等离子体中的电子被尾流场捕获和加速。当激光脉冲被薄的固体箔反射时，尾场加速的电子继续向前运动并穿过箔，几乎不受反射的激光脉冲和箔的影响。因此，两组$γ$射线闪光，具有可调的时间延迟和能量，产生的尾场加速电子束与反射的激光脉冲从箔以及另一个反向传播的拍瓦激光脉冲在后面的箔。研究了$γ$光子发射与预等离子体密度、驱动激光偏振态和薄膜的关系。
2020-02-22 physics.plasm-ph
Attosecond gamma-ray flashes and electron-positron pairs in dyadic laser interaction with micro-wire
本研究提出利用两束高功率激光与微丝靶作用的可调谐方案，先通过径向偏振激光产生低横向动量的短脉冲高电荷电子束团，再与反向激光碰撞，可生成高准直超高亮度阿秒GeV级γ射线及固体密度级电子-正电子对，为高能粒子源研究提供新途径。
2024-08-12 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Demonstration of The Brightest Nano-size Gamma Source
本研究在最高有效辐照度下实验演示了基于逆康普顿散射的纳米级阿秒太瓦伽马源，其亮度超越天体物理伽马射线暴，为惯性聚变能和核物理等领域提供了前所未有的高分辨率成像与探测可能。
2024-12-23 astro-ph.HE physics.optics physics.plasm-ph
New insights in laser-generated ultra-intense gamma-ray and neutron sources for nuclear applications and science
MeV的超强光子和中子束在核科学、原子科学、材料科学以及医学和生物物理应用等许多研究领域都是不可或缺的工具。对于以实验室研究为目的的天体物理应用，需要超过10 $^{21}$ n/（cm $^2$ s）的中子通量。这种超高通量是现有的常规反应堆和加速器基础设施无法实现的。目前讨论的用于产生高通量中子束的概念是基于在>10 $^{23}$ W/cm $^2$强度下操作的超高功率多拍瓦激光器。在这里，我们提出了一种新的有效的概念，产生$γ$和中子束的基础上增强产生的直接激光加速电子在相对论激光与长尺度近临界密度等离子体在10 $^{19}$ W/cm $^{2}$强度的相互作用。本文介绍了在激光驱动下产生脉冲能量大于10的强多MeV定向光子束和脉冲能量大于6 $^{12}$ 10 $^{10}$的超高强度中子源的新的实验结果。在中等相对论激光强度和ps脉冲宽度下，10 MeV以上的激光-γ转换效率超过1.4%，激光-中子转换效率超过0.05%。这种方法有望大大提高用于ICF研究的现有kJ PW激光系统的诊断潜力。
2022-03-15 physics.plasm-ph
Giant collimated gamma-ray flashes
明亮的高能电磁辐射源广泛应用于基础研究以及工业和医学。这种稳定增长的兴趣促使了几个旨在实现强X射线和伽马射线脉冲源的设施的建设。迄今为止，自由电子激光器和同步加速器提供能量高达10-100 keV的强光子源。基于光学激光脉冲离开电子束的非相干康普顿后向散射的正在建设的设施预计将产生能量高达19.5 MeV的光子束，并且峰值亮度在每0.1%带宽10 $^{20}$ -10 $^{23}$光子s $^{-1}$ mrad $^{-2}$ mm $^{-2}$的范围内。在这里，我们展示了一种新的机制的基础上发生的强烈放大同步辐射时，一个足够密集的电子束与毫米厚的固体目标相互作用。对于超过约$3\times10^{19}\text{ cm$ ^{-3}的电子束密度，随着10 $^{7}$ -10 $^{8}$高斯磁场的自生成，发生$}$抑制不稳定性，其中电子束的电子被捕获。这导致同步辐射的巨大放大，产生准直伽马射线脉冲，其峰值亮度高于每0.1%带宽的$10^{25}$光子s $^{-1}$ mrad $^{-2}$ mm $^{-2}$，光子能量范围从200 keV到数百MeV。这些发现为短（30 fs）、准直（mrad）和高通量（$>10^{12}$光子/s）伽马射线脉冲的紧凑、高重复率（kHz）源铺平了道路。
2018-04-27 astro-ph.HE hep-ph physics.plasm-ph
