Positron Source Simulations for ILC 1 TeV Upgrade
本文模拟了周期为4.3cm的超导螺旋波荡器和500GeV电子驱动束源产生和俘获极化正电子的过程。正电子极化已经计算了不同的波荡器K值（K = 2.5）。在不使用光子准直器的情况下，当K = 0.7时，对于231米的波荡器有效磁体长度，正电子的最大极化率约为25%。使用K = 2.5的波荡器和孔径半径为0.9mm的准直器，正电子极化增加到54%。估算了强流光子束在旋转钛合金靶中引起的能量沉积、温升和应力。对于具有光子准直的源，靶中的最大热应力约为224 MPa，以实现54%的正电子极化。
2013-01-08 physics.acc-ph
Channeling of Positrons through Periodically Bent Crystals: on Feasibility of Crystalline Undulator and Gamma-Laser
本文讨论了超相对论正电子在晶体波荡器中沟道产生的电磁辐射。晶体波荡器是一种晶体，其平面以远大于面间距的幅度周期性地弯曲。建立了晶体波荡器操作要满足的各种条件和标准。介绍了晶体弯曲的不同方法。本文给出了晶体波荡器中发射的自发辐射的光谱分布的数值计算结果，并与自由电子激光类似地讨论了在这种系统中产生受激发射的可能性。一个仔细的文献调查，包括制定在这一领域的所有基本思想。我们的研究表明，该机制提供了一个高能量光子的有效来源，这是值得实验研究。
2004-03-16 physics.acc-ph
Depolarization in the ILC Linac-to-Ring Positron Beamline
为了实现未来直线对撞机的物理目标，电子束和正电子束的偏振是很重要的。计划用于国际直线对撞机（ILC）的正电子源是基于螺旋波荡器系统，可以提供正电子偏振度为60%的偏振束。为了确保在电子束和正电子束从源到相互作用区域的传输期间没有显著的极化损失，自旋跟踪必须包括在所有可能导致极化损失的传输元件中。它们是正电子源、阻尼环、自旋旋转器、主直线加速器和束流传输系统。特别是，需要研究极化正电子束的动力学。本文介绍了在PLTR束线上进行的正电子自旋跟踪和去极化研究结果。
2012-02-03 physics.acc-ph
A polarized positron source for CEBAF
本文介绍了一个用于杰斐逊实验室的小型极化正电子源。该方案依赖于高极化（85%）、高电流（1 mA）、低能量（<100 MeV）的电子束，以经由极化轫致辐射和对产生在转换靶中产生极化正电子。GEANT 4用于模拟正电子极化~60%和纳米安培强度的CEBAF类注入器的源分布。一个实验来测试这个计划的概述。
2009-07-30 physics.acc-ph
Positron acceleration via laser-augmented blowouts in two-column plasma structures
我们提出了一个正电子加速装置，它由一个电子驱动器和一个激光脉冲组成，产生一个双重等离子体柱结构。由此产生的尾流场是能够加速正电子束在长距离，即使考虑到司机的演变。该计划是通过粒子模拟研究。进一步得到了加速场和聚焦场的解析表达式，给出了见证聚束加速的平衡线。
2022-04-20 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Beam-Beam Interaction in a Dielectric Laser Accelerator Electron-Positron Collider
通过数值计算研究了在1 TeV的介质激光加速器（DLA）对撞机中光学间隔电子/正电子微聚束的对向传播序列的碰撞。在经典极限下，推导了任意束团数的时间相关的包络方程，其中包括辐射反作用力（RRF）。示例参数检查的基础上，考虑到最佳效率，材料损伤限制，和功率约束的聚束电荷的约束光度关系。我们发现，对于初始相同的反向传播高斯聚束列车的周期性的时间结构导致亮度与聚束的数量的峰值。对于较长的聚束串，增强则与聚束的数量成反比地减小。相应的能量损失分数为1.75%，当考虑横向力的非线性径向依赖性时，能量损失分数减小到0.35%，平均束流辐射参数为0.075，考虑到束流辐射损失是未来TeV对撞机的关键问题，这是一个重要的结果。
2021-09-29 physics.acc-ph
A high-intensity laser-based positron source
本文提出一种基于高能电子束与高强激光脉冲对撞的正电子源，利用多光子Compton和Breit-Wheeler过程产生低发散度正电子，其亚微米级低发射度特性对对撞机应用极具吸引力。
2023-11-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ultra-short, MeV-scale laser-plasma positron source for positron annihilation lifetime spectroscopy
亚微米缺陷代表了制造中众所周知的基本问题，因为它们可以显著影响几乎任何高价值组件的性能和寿命。正电子湮没寿命谱可以说是唯一建立的方法，能够检测到亚纳米级的缺陷，但到目前为止，它只适用于表面研究，并具有有限的分辨率。在这里，我们的实验和数值模拟表明，激光驱动的系统可以克服这些众所周知的限制，通过产生超短正电子束的动能可调从500千电子伏到2兆电子伏和正电子的数量，每次拍摄在一个50千电子伏的能量片\color{black}的顺序的$10^3$。一个典型的兆焦耳尺度的kHz激光器的预期性能的数值模拟表明，产生兆电子量级的窄带和超短正电子束的通量超过$10^5$正电子/秒，感兴趣的快速体积扫描材料在高分辨率的可能性。
2021-04-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Generation of Ultrabrilliant Positron Beam via Superponderomotive Injection in Laser Wakefield Acceleration
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Nankai University（南开大学）
该研究提出激光尾场加速中超有质动力注入方法，通过粒子模拟验证产生低发射度多周期正电子束，为超高亮度正电子源提供新型紧凑途径。
2026-08-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Muon pair creation from positronium in a circularly polarized laser field
我们研究原子系统与极强的圆偏振激光波相互作用的基本粒子反应。作为一个具体的例子，我们计算的速率为激光驱动的反应$e^+e^- \to μ^+μ^-$，其中电子和正电子起源于一个正电子素原子，或者，从非相对论性$e^+e^-$等离子体。我们区分相应的相干和不相干的渠道的过程。除数值计算外，我们还用解析方法导出了相应的反应速率的简洁公式。由于构成正电子素基态波包的分波的相消干涉，圆偏振激光场中相干信道的速率被阻尼。指出了在圆偏振场中通过主要非相干通道观测该过程的条件。
2006-06-16 physics.acc-ph physics.atom-ph
Quasi-monoenergetic Laser-Plasma Positron Accelerator using Particle-Shower Plasma-Wave interactions
建立了厘米级激光等离子体正电子全光加速器模型，用于产生超相对论能量可调的准单能光束。这里阐明的一个新原理描述了捕获发散正电子，这些正电子是激光驱动的电磁簇射的一部分，具有大的能量扩展，并且它们在激光驱动的等离子体波中加速成准单能正电子束。使用分析和Particle-In-Cell模拟证明了这一原理，在这里定义的限制下，现有的激光器可以加速数百MeV pC准单能正电子束。通过提供一个负担得起的替代更大规模的射频加速器，这种紧凑的正电子加速器开辟了新的研究途径。
2018-04-18 physics.acc-ph physics.app-ph physics.comp-ph
Laser field absorption in self-generated electron-positron pair plasma
最近，对高功率激光器可达到的强度的限制问题引起了很多注意[A. M. Fedotov { \it et al.}物理修订版信函\textbf{105}，080402（2010）]。种子在强激光场作用下产生的电子-正电子对等离子体通过电磁级联吸收激光能量。建立了一个用于正负电子对等离子体动力学自洽研究的数值模型。研究了自生过密电子-正电子对等离子体对激光能量的强吸收。它表明，吸收变得重要的不是非常高的激光强度$I \sim 10^{24}$ W/cm $^2$在不久的将来实现。
2010-11-04 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
Laser-driven high-quality positron sources as possible injectors for plasma-based accelerators
射频加速器可持续的加速场的幅度的内在约束要求追求替代和更紧凑的加速方案。其中，基于等离子体的加速器可以说是最有前途的，这要归功于它们可以维持的高加速场，大大超过了GeV/m。虽然基于等离子体的电子加速现在已经足够成熟，可以在这个方向上进行系统的研究，但正电子加速仍然处于起步阶段，目前正在进行的项目有限，为进一步的实验提供可行的测试设施。在这篇文章中，我们提出了一个最近证明的激光驱动配置作为一个相对紧凑和廉价的高品质的超相对论正电子源的激光驱动和粒子驱动等离子体尾场加速研究。蒙特卡罗模拟表明，近期的高强度激光设施可以产生高电流，飞秒尺度的持续时间，并在GeV范围内的能量足够低的归一化发射度的正电子束注入进一步的加速阶段。
2018-06-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Narrow bandwidth, low-emittance positron beams from a laser-wakefield accelerator
本文实验演示了具备窄带宽、低发射度和飞秒时长的激光驱动超相对论正电子源，并通过模拟证明其可注入并加速于等离子体尾波场。
2023-07-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A Monte-Carlo simulation of the equilibrium beam polarization in ultra-high energy electron (positron) storage rings
随着最近全球对建造下一代圆形电子-正电子对撞机以研究希格斯玻色子的性质以及粒子物理学中超高束能量的其他重要课题的兴趣，追求在该能量尺度上实现偏振束的可能性也很重要。因此，有必要建立模拟工具来评估这些超高光束能量下的光束偏振。本文利用多形跟踪码（PTC）（Schmidt et al.，2002年[1]。模拟是针对一个模型储存环，其参数类似于在该能量范围内提出的圆形对撞机的参数，并将其与建议（Derbenev等人，1978 [2]），在超高束能量的同步辐射存在下，存在作为束偏振基础的自旋动力学的不同状态。特别地，已经提出，在当前能量下的同步加速器振荡期间的自旋共振的所谓“相关”交叉在超高能量下演变成自旋共振的“不相关”交叉。
2015-05-16 physics.acc-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
Positron Sources for Future High Energy Physics Colliders
为了满足未来$e^+e^-$高能物理对撞机的亮度要求，需要一个前所未有的正电子平均电流。此外，为了获得精确的前沿物理学，这些机器需要正电子极化，以便能够探索许多HEP过程截面中的极化依赖性，减少背景并将手征物理学研究的范围扩展到标准模型之外。ILC有一个成熟的计划，极化正电子源的基础上转换在薄靶的圆极化伽马产生通过通过主高能电子束在一个长的超导螺旋波荡器。紧凑型对撞机（CLIC、C3和基于先进加速器的概念）采用简化的方法，目前不计划在其基线设计中使用极化正电子，但可以从开发极化正电子生产的紧凑型替代解决方案中受益匪浅。增加正电子电流，极化纯度和简化工程设计都是加速器技术进步可能产生重大影响的机会。本白皮书描述了该领域的现状，并提供了极化正电子源的短期和长期研发途径。
2022-04-28 physics.acc-ph
Non-invasive characterisation of a laser-driven positron beam
本文报道了一种间接的、非侵入性的方法，可以同时测量激光尾场加速电子束通过高Z转换靶时产生的超相对论正电子束的能量相关发射度和源尺寸。正电子的几何发射率与散射电子的几何发射率之间的强相关性使得通过监测散射电子可以高精度地推断出前者。该技术已被测试的原理验证实验中，对于100兆电子伏的正电子，我们推断几何发射度和源尺寸的顺序为$ε_{e^+} \approx$ 3 $μ$米和$D_{e^+} \approx$ 150 $μ$米，分别。这是一致的数值预测的可能性，实现子$μ$ m几何发射度和微米级的源尺寸在GeV的水平。
2020-02-23 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radiation-dominated injection of positrons generated by the nonlinear Breit-Wheeler process into a plasma channel
本研究探讨通过非线性Breit-Wheeler过程在多PW激光与GeV电子束正交碰撞中产生正电子，并利用辐射反作用力实现其在等离子体通道中的注入与加速，为未来紧凑型对撞机提供新方案。
2023-09-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
GeV-level $γ$-ray and positron beams produced by collisions of ultra-intense ultra-short laser on high-energy electron beam
该研究基于SHINE装置的100 PW激光与8 GeV电子束碰撞，通过粒子模拟提出产生GeV级γ射线和正电子束的方案，明确关键物理过程并获得高能量、亮度和低发射度的束流，可服务于多领域应用。
2025-04-18 nucl-ex physics.acc-ph
A table-top laser-based source of femtosecond, collimated, ultra-relativistic positron beams
报道了利用全光学装置产生短持续时间（$τ_{e^+} \leq 30$ fs）、小发散角（$θ_{e^+} \simeq 3$ mrad）、高密度（$n_{e^+} \simeq 10^{14} - 10^{15}$ cm $^{-3}$）的超相对论正电子束的实验研究。探测到的正电子束与高密度电子束和具有相似光谱形状和峰值能量的$γ$ -射线一起传播，因此非常类似于天体物理学轻子喷流的结构。据设想，这一实验证据，除了激光驱动的粒子加速的内在相关性，可能会打开在实验室中的天体物理轻子喷流的小规模研究的途径。
2013-04-19 hep-ex physics.acc-ph
Polarized positron production at MeV electron accelerators
极化正电子的极化电子（PEPPo）实验已经证明了由极化电子束的韧致辐射在高- $Z$靶中产生的从电子到正电子的极化的有效转移。在初始电子束动量为8.19MeV/ $c$的条件下，测量到的正电子极化率高达82%，只受电子束极化率的限制。结合极化电子源的高强度和高极化性能，该技术将有效的极化正电子能力从GeV扩展到MeV电子加速器。本演示回顾了PEPPo原理验证实验，并讨论了未来应用的前景。
2017-11-27 physics.acc-ph physics.atom-ph
Electron (positron) beam polarization by Compton scattering on circularly polarized laser photons
在许多论文中，人们提出了一种在储存环或直线对撞机上实现电子（正电子）激光极化的方法。我们表明，这些建议是不正确的，并基于错误的模拟中的多次康普顿散射和康普顿自旋翻转截面的计算。我们认为，在这种方法中的平衡极化是零。
2003-01-31 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
All-Optical Generation of Dense, Multi-GeV, Longitudinally-Polarized Positron Beams
Xi'an Jiaotong University（西安交通大学）；Northwest Institute of Nuclear Technology（西北核技术研究所）；Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）；Institute of Physics, CAS（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
提出一种集成正电子产生、加速与自旋操控的全光方案，利用QED级联和直接激光加速获得约9 GeV、约50%纵向极化的高产额正电子束。
2025-09-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Generation of polarized positron beams via collisions of ultrarelativistic electron beams
提出了一种利用10 GeV，pC的种子电子束与1 GeV，nC的驱动电子束碰撞，通过多光子Breit-Wheeler过程产生极化正电子束的新方案.驱动束提供了强的自生场，适当的束间横向偏移距离使种子束所经历的场为单极场，这是实现正电子极化的关键。在局域恒场近似下，我们采用粒子模拟和Monte-Carlo方法计算了自旋和极化分辨的光子发射和电子-正电子对产生。我们的模拟结果表明，一个高度偏振的正电子束与以上的$40\%$的偏振可以在几个飞秒，这是稳健的两个电子束的参数。通过分析$γ$ -光子极化对极化对产生的影响，发现适当初始极化的极化种子束可以进一步提高正电子对$60\%$的极化.
2021-03-18 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
A system of beam energy measurement based on the Compton backscattered laser photons for the VEPP-2000 electron-positron collider
介绍了VEPP-2000正负电子对撞机束流能量测量系统。采用了$CO$激光光子在电子束上的康普顿背散射方法。射束能量确定的相对系统不确定度估计为6 \cdot 10^{-5}。它是通过比较康普顿背散射法和共振退偏法的束流能量测量结果得到的。
2013-10-29 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
A compact, all-optical positron production and collection scheme
本研究提出一种基于激光等离子体的紧凑全光学正电子产生收集方案，利用靶后等离子体镜耦合激光驱动尾场捕获加速正电子，提升捕获效率，可用于正电子束注入及紧凑型等离子体正负电子直线对撞机研发。
2023-09-05 physics.acc-ph physics.app-ph physics.comp-ph
Kinetic modelling of quantum effects in laser-beam interaction
本文给出了激光与光束相互作用中量子效应的动力学模型结果。在所建立的数值模型中，考虑了由硬光子产生的电子-正电子对、硬光子发射以及由所产生的带电粒子产生的电磁场。分析了相对论电子束与强激光脉冲的相互作用。结果表明，当单电子发射光子数不多时，即使在中等强度的激光脉冲中，量子效应也是重要的。研究了在强激光场中通过电磁级联产生正负电子对等离子体。模拟结果证实了强激光场在自生电子-正电子等离子体中吸收的预言。结果表明，自产生的电子-正电子等离子体是一种有效的高能γ量子源。
2011-01-23 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
Undulator-Based Production of Polarized Positrons
充分利用未来国际直线对撞机的物理潜力将需要使用极化电子束和正电子束。斯坦福直线加速器中心（SLAC）的E166实验演示了一种方案，其中电子束通过螺旋波荡器产生具有圆偏振的光子（其一次谐波谱扩展到7.9MeV），然后在薄靶中转换以产生纵向偏振的正电子和电子。实验是在46.6GeV的最终聚焦测试束（FFTB）中用一米长、400周期的脉冲螺旋波荡器进行的。在4.5 - 7.5MeV的五个正电子能量下进行了正电子极化的测量。此外，在6.7MeV的电子极化已被确定，并与铁磁流体操作的波荡器的效果也进行了研究。为了将测量结果与预期进行比较，使用升级版的Geant 4进行了详细的模拟，其中包括电子，正电子和光子与物质的主要偏振相关相互作用。测量结果与计算一致，对应于6 MeV附近的正电子的极化率为80%，7 MeV附近的电子的极化率为90%。
2009-05-19 physics.acc-ph physics.ins-det
Compact Spin-Polarized Positron Acceleration in Multi-Layer Microhole Array Films
针对紧凑型自旋极化正电子加速器高加速梯度与高极化度难以兼顾的难题，提出利用超相对论高密度电子束穿过多层微孔阵列薄膜激发场来加速极化正电子的方法，实现90%以上极化度和约TeV/m加速梯度，为加速器小型化等提供新方案。
2024-05-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Pulsations of the electron-positron plasma in the field of optical lasers
讨论了利用强激光脉冲产生真空正负电子对的可能性。我们采用量子动力学公式的问题与源项描述真空对生产在一个均匀的电场与任意时间依赖性（动态Schwinger机制）。对于一个弱于临界值E_{cr} =m^2/ |e|的周期场，电子-正电子等离子体密度以两倍于场频率的频率近似周期性地变化。在这些条件下，体积λ ^3中每个周期密度的平均值$<n>$是比剩余密度n_r更合适的特征量，剩余密度n_r是在整数个场周期上采用并使用虚时间法计算的。该值<n>与场强的平方成比例，而不依赖于频率。我们表明，在参数<n>的光学激光可以更有效地比X射线之一。我们希望不仅可以通过计划中的X射线自由电子激光，而且已经可以在当今的光学激光器上观察到真空产生效应。
2004-10-16 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
Theory of the Laser Wake-Field Accelerator Revisited: Wake Overtaking, Localized Spectrum and Ponderomotive Acceleration
本文研究了激光尾流场第一循环中电子和正电子的加速。不同类型的粒子运动（限制，反映的尾场或有质动力势和瞬态）之间的分离证明。有质动力加速度对电子来说可以忽略不计，但对正电子来说却很大。准单能注入的电子束团在最大能量处具有截止的局域能谱。
2005-07-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Enhancing 10 TeV $γγ$-collider luminosity through scattering-laser wavelength selection in the presence of prolific electron-positron pair production
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）
该研究针对10 TeV双光子对撞机，考虑正负电子对产生的自然限制与康普顿光子角发散，通过选择250 nm和1.25 nm散射激光波长增强其亮度，且次级正负电子对可用于重粒子产生研究。
2026-08-27 hep-ph physics.acc-ph
Generation of circularly polarized photons for a linear collider polarized positron source
评述了为未来直线对撞机获得纵向极化正电子的各种方法。特别注意的方案，使用圆偏振的高能光子的正电子生产。最有效地，这样的光子从电子通过螺旋波荡器或与圆偏振激光波碰撞获得。详细讨论了电子螺旋运动时辐射的光谱和偏振。一个新的简单的介绍已知的公式是用来占的影响，波的强度，电子束的角发散，辐射的准直，和横向和时间分布的激光束上的辐射特性。
2004-09-15 hep-ph physics.acc-ph
Coherent combs of anti-matter from nonlinear electron-positron pair creation
用强场量子电动力学方法研究了调制激光脉冲与高能光子碰撞中的电子-正电子对产生过程（非线性Breit-Wheeler过程）。结果表明，驱动脉冲调制导致产生的正电子（电子）能谱中出现梳状结构。结果表明，这些梳的结果从相干增强的概率振幅的对创建从不同的调制的激光脉冲。因此，类似于反物质（物质）波的杨双缝实验。
2014-07-15 hep-ph physics.acc-ph physics.atom-ph
Streaking at high energies with electrons and positrons
提出了一种用于表征高能$γ$射线脉冲的探测方案。与现有的阿秒计量技术相比，我们的方法不受原子壳层物理的限制，因此能够打破MeV光子能量和阿秒时间尺度的障碍。它的灵感来自阿秒条纹成像，但建立在真空中通过测试脉冲与强激光脉冲的碰撞产生电子-正电子对的高能过程之上。我们讨论了必要的条件，使该计划在即将到来的极端光基础设施激光设施可行。
2011-05-24 hep-ph physics.acc-ph physics.ins-det
QED cascades induced by circularly polarized laser fields
本文给出了超高强度圆极化场中慢电子引发的电子-正电子-光子级联的蒙特卡罗模拟结果，并对结果进行了讨论。我们的结果证实了先前的定性估计[A.M. Fedotov等人，PRL 105，080402（2010）]瀑布的形成。这种级联现象揭示了光场对电子和正电子的加速所导致的能量和动力学量子参数恢复的新性质，并可能成为超高强度激光与物质相互作用的主要特征。我们的方法包括辐射摩擦作用于单个电子和正电子。
2010-10-21 hep-ph physics.acc-ph physics.comp-ph
On the Schwinger limit attainability with extreme power lasers
圆偏振对撞激光脉冲可以产生丰富的电子-正电子对等离子体[A. R. Bell和J.G. Kirk，Phys. Rev. Lett. 101，200403（2008）]，其散射入射的电磁波可以防止它们到达量子电动力学的临界场，导致真空击穿和极化。结果表明，辐射摩擦效应和正负电子雪崩的发展依赖于电磁波的极化。对于圆极化碰撞脉冲，迫使电子作圆周运动，这些效应不仅支配粒子运动，而且支配脉冲的演化。而对于电子（正电子）沿电场振荡的线性极化脉冲，这些效应没有那么强。这些情况与圆形和线性电子加速器有明显的相似之处，它们具有相应的限制和减少同步辐射损失的作用。
2010-11-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph quant-ph
