极化电子束的加速和存储

超短非傍轴径向极化laser脉冲驱动的电子加速

Electron acceleration driven by ultrashort and nonparaxial radially polarized laser pulses

利用麦克斯韦方程组的精确闭合解，研究了超短非傍轴径向偏振激光脉冲驱动下真空中电子的加速问题。我们表明，阈值功率以上，显着的加速发生大大降低，通过使用更紧密的重点。此外，由紧密聚焦的单周期激光脉冲加速的电子可以达到理论能量增益极限的80%左右，大约是以前报道的几个周期的傍轴脉冲的两倍。我们的研究结果表明，电子在真空中的直接加速是目前激光技术所能达到的。

2012-04-25physics.acc-phphysics.optics

Laser等离子体加速产生的极化电子束及其偏振测量

Polarized Electron Beams from Laser Plasma Acceleration and Their Polarimetry

近年来，激光等离子体加速器（LPA）已成为一种有前途的替代传统的RF加速器。然而，到目前为止，仅在理论上表明产生偏振LPA光束是可能的。DESY的LEAP（激光电子极化加速）项目旨在首次通过实验证明这一点，使用预极化等离子体靶。电子极化将用光子透射偏振法测量，该方法利用电子束通过合适的转换器靶期间产生的圆极化韧致辐射。然后测量的光子偏振的帮助下，所产生的反转铁吸收体的磁化方向的传输不对称性。在这方面的贡献的LEAP项目的概述，详细介绍了产生的极化电子束以及偏振计的设计和模拟研究。

2022-04-27physics.acc-phphysics.ins-det

多层微孔阵列薄膜中的紧凑型自旋极化正电子加速

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。

2024-05-18physics.acc-phphysics.plasm-ph

强度为$10^{21}\textrm{W}\textrm{cm}^{-2}$的线偏振脉冲加速离子时辐射压的优势

Dominance of Radiation Pressure in Ion Acceleration with Linearly Polarized Pulses at Intensities of $10^{21}\textrm{W}\textrm{cm}^{-2}$

提出了一种新的机制，其中采用强度为$10^{21}\textrm{Wcm}^{-2}$的线偏振激光脉冲，其强度比早期预测的低两个数量级[T. Esirkepov等人，物理修订版信函92，175003（2004）]中，离子主要通过辐射压力从双金属箔加速，并且具有单能谱。在该制度中，从钻孔过程中加速的离子迅速赶上由目标法向鞘层加速度（TNSA）加速的离子，然后它们加入到一个单一的束中，经历混合光帆/TNSA加速。在适当的薄膜厚度、激光强度和脉冲宽度之间的耦合条件下，激光辐射压力可以在这种混合加速中起主导作用。二维PIC模拟结果表明，在强度为$10^{21}\textrm{Wcm}^{-2}$的线偏振激光脉冲作用下，可以得到准单能的$10^{21}\textrm{Wcm}^{-2}$光束。

2012-01-30physics.acc-phphysics.plasm-ph

电子冷却对水平极化储存环束流极化寿命的影响

Influence of electron cooling on the polarization lifetime of a horizontally polarized storage ring beam

先前的出版物已经表明，在COSY储存环中的偏振0.97-GeV/c氘核束的面内偏振（IPP）分量可以通过束聚束、电子冷却（在任何自旋操纵之前）、六极场调整和束强度限制的组合获得超过1000 s的偏振半衰期。本文记录了进一步的测试，指出在IPP寿命的额外收益，如果冷却是积极的整个光束存储。

2020-11-18physics.acc-ph

等离子体加速中的偏振光束调节

Polarized Beam Conditioning in Plasma Based Acceleration

本文研究了等离子体基加速中的井喷区极化电子束的加速问题。本文导出了单束电子自旋进动和零发射度电子束退极化率的解析模型。有限发射度的作用进行了检查数值求解方程的自旋进动与自旋跟踪算法。分析模型是在非常好的协议，从3D粒子细胞模拟的结果在我们的理论的有效性的限制。我们的工作表明，高能加速器级的束流退偏较低，在适当的条件下，与100-500 GeV电子加速相关的退偏可以保持在0.1- 0.2%以下。

2011-07-25physics.acc-phphysics.plasm-ph

纵向色差对强流径向偏振laser光束真空加速的影响

Influence of longitudinal chromatism on vacuum acceleration by intense radially polarized laser beams

我们报告与单粒子模拟的纵向色差，一种常见的时空耦合在超短激光脉冲，可以有一个显着的影响，通过高功率，紧聚焦径向偏振激光束的电子的纵向加速。这种效果可能是有利的，并且当与小的时间啁啾值组合时甚至更有利。然而，当纵向色差的幅度和符号不理想时，即使在非常小的幅度下，该效果也可以是高度破坏性的。这激发了驱动激光脉冲的表征和理解，并进一步研究类似的低阶时空耦合对这种加速的影响。

2019-06-17physics.acc-phphysics.optics

频率相关的束流参数对少周期径向极化laser束真空加速的重要性

On the importance of frequency-dependent beam parameters for vacuum acceleration with few-cycle radially-polarized laser beams

紧聚焦的超短径向偏振激光束具有很大的纵向场，这为真空中粒子的直接加速和操纵提供了强大的动力。这些光束的宽带性质意味着传播和聚焦的色彩特性是重要的考虑因素。我们通过单粒子模拟表明，使用正确的频率相关的光束参数是必要的，特别是当脉冲持续时间减少到几个周期的制度。不同的空间-光谱振幅分布的结果表明，根据形状的最终加速电子能量的急剧增加或减少，激励适当的表征和潜在的优化路线。

2019-12-09physics.acc-phphysics.optics

β束装置中放射性离子的加速和贮存

The Acceleration and Storage of Radioactive Ions for a Beta-Beam Facility

术语β-束被创造出来，指的是通过放射性离子在储存环中的衰变产生纯电子中微子束或其反粒子。这个概念要求放射性离子被加速到高达150的洛伦兹伽马。中微子源本身由一个储存环组成，用于这个能量范围，具有与实验一致的长直段。这样的衰变环在今天的欧洲核子研究中心并不存在，也没有产生放射性离子的高强度质子源。尽管如此，现有的欧洲核子研究中心加速器基础设施可以使用，因为这仍然是β束设施的重要节省。

2003-12-07physics.acc-ph

费米实验室极化质子加速到120-150 GeV/c的更新报告

Updated Report Acceleration of Polarized Protons to 120-150 GeV/c at Fermilab

SPIN@FERMI合作更新了1991-95年关于费米实验室主注入器中极化质子加速的报告，该报告由费米实验室委托。本更新报告总结了120-150 GeV/c极化质子束的一些更新物理目标。它还包含主喷射器中偏振光束所需的修改和硬件的更新讨论，以及更新的时间表和预算。

2011-10-13hep-exnucl-exphysics.acc-ph

脉冲径向极化laser束对无限真空中电子的直接加速

Direct acceleration of an electron in infinite vacuum by a pulsed radially-polarized laser beam

研究了无限大真空中自由电子沿脉冲径向偏振激光束轴向的直接加速。我们发现，从激光脉冲到电子的净能量转移是最大的最紧密的聚焦。我们表明，一个电子最初以相对论速度移动的净能量增益可能超过一半以上的能量转移的理论极限，这是不可能的，与一个最初固定的电子在参数空间研究。我们确定和分析的最大能量增益的功率缩放，扩展我们的研究，包括一个相对未开发的制度的低功率，并揭示了实质性的加速已经是可能的，而不使用拍瓦峰值功率激光技术。

2013-11-22physics.acc-phphysics.plasm-ph

低能极化电子束自旋透明存储环中高精度基础物理实验的可能性研究

On Possibilities of High Precision Fundamental Physics Experiments in Spin-Transparent Storage Rings of Low Energy Polarized Electron Beams

本文提出基于自旋透明方法的低能极化电子束小型存储环新设计，用于直接测量电子永久电偶极矩并搜寻暗能量与超轻暗物质。

2023-06-28hep-exphysics.acc-ph

laser驱动等离子体中两级相干加速产生的高能自旋极化质子束

Energetic spin-polarized proton beams from two-stage coherent acceleration in laser-driven plasma

我们提出了一个方案来克服自旋极化离子加速中极化损失的巨大挑战。当拍瓦级激光脉冲穿透由双层平板和预极化卤化氢气体组成的复合等离子体靶时，激光驱动的等离子体在靶中产生了一个强的准静态纵向电场。该场具有变化的漂移速度，通过两阶段相干加速过程有效地提升预极化质子。它的优点是不仅能获得高能量的束流，而且能消除加速质子的不希望的极化损失。我们通过哈密顿量分析研究了质子动力学，特别是推导了触发两级相干加速的阈值。为了证实理论预测，我们进行了三维PIC模拟，其中前所未有的质子束的能量接近半GeV和极化比$\sim$ 94\%。

2020-11-20physics.acc-phphysics.app-phphysics.plasm-ph

电子储存环中的极化电子束团刷新率

Polarized electron bunch refresh rates in an electron storage ring

针对高能储存环中极化电子束团弛豫问题，提出通过自旋匹配最大化建立时间常数并均衡“上”“下”束团刷新率的方案，以维持极化并减少HEP实验系统误差。

2025-02-01physics.acc-ph

圆极化laser脉冲辐照成形箔靶增强准直GeV单能离子加速

Enhanced collimated GeV monoenergetic ion acceleration from a shaped foil target irradiated by a circularly polarized laser pulse

采用多维粒子模拟方法，研究了1022 W/cm ^2圆偏振激光脉冲辐照下金属箔的离子加速过程。当箔最初在横向方向上成形以匹配激光强度分布时，与通常的平坦靶相比，靶的中心部分可以均匀加速更长的时间。有效地抑制了靶变形和不期望的等离子体加热。加速离子束的最终能谱得到显著改善。准直GeV准单能离子束携带多达18%的激光能量的观察在多维模拟。辐射阻尼效应也检查在模拟中。

2009-03-20physics.acc-phphysics.plasm-ph

医学应用中离子的直接高功率Laser加速

Direct High-Power Laser Acceleration of Ions for Medical Applications

理论研究表明，线性和径向偏振的多太瓦和拍瓦激光束，聚焦到亚波长腰部半径，可以直接加速质子和碳核，在微米尺寸的距离，强子癌症治疗所需的能量。由径向偏振激光加速的离子通常比由相同强度的线性偏振激光加速的离子具有更有利的能量扩展。

2008-04-23physics.acc-phphysics.optics

中微子工厂中放射性离子的加速和储存

The acceleration and storage of radioactive ions for a neutrino factory

术语β-束被创造出来，指的是通过放射性离子在储存环中的衰变产生纯电子中微子束或其反粒子。这个概念要求放射性离子被加速到洛伦兹伽马，6 He为150，18 Ne为60。中微子源本身由一个储存环组成，用于这个能量范围，具有与实验一致的长直段。这样的衰变环在今天的欧洲核子研究中心并不存在，也没有产生放射性离子的高强度质子源。尽管如此，现有的欧洲核子研究中心加速器基础设施可以使用，因为这仍然是β束设施的重要节省。本文概述了第一项研究，而一些更具投机性的想法将需要进一步调查。

2003-06-13physics.acc-ph

具有相位像差的径向偏振激光束的真空加速优化

Optimization of vacuum acceleration with radially polarized laser beams having phase aberrations

Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）

研究径向偏振激光束中的球差如何优化真空电子加速，通过随机算法找到最佳像差分布，延长可用脉冲长度。

2026-06-17physics.acc-phphysics.optics

利用储存环中极化质子自旋相干运动测量自旋调谐

Measurement of the Spin Tune Using the Coherent Spin Motion of Polarized Proton in a Storage Ring

本文报道了首次在高能（24 GeV和255 GeV）下用驱动相干自旋运动测量自旋调谐。为了在极化质子对撞机中保持极化，重要的是要知道极化质子束的自旋调谐，其被定义为每转全自旋进动的数量。一个九磁铁自旋翻转器在两个西伯利亚蛇的存在下表现出高自旋翻转效率[1]。自旋翻转器以给定的频率（或音调）和强度驱动自旋共振。当驱动频率接近自旋频率时，质子的自旋方向不再垂直，而是围绕垂直方向进动。通过测量水平分量的进动频率，可以精确地测量自旋调谐。驱动相干自旋运动和快速的逐圈偏振测量是测量的关键。在关闭自旋翻转器之后，垂直自旋方向恢复，并且偏振值不受测量的影响。这种操作保持极化的事实使得在高能加速器的操作期间测量自旋调谐成为可能。

2019-04-26physics.acc-ph

使用紧聚焦径向偏振光束的真空激光加速产生相对论电子

Relativistic electrons from vacuum laser acceleration using tightly focused radially polarized beams

研究通过紧聚焦径向偏振光束至低密度气体实现真空激光加速，仅用98 GW功率产生1.43 MeV相对论电子束，揭示高原子序数气体电离动力学对电子注入与加速效率的关键作用。

2024-02-12physics.acc-phphysics.atom-phphysics.optics

极化质子加速的Siberian Snakes最佳轴

Optimal Axes of Siberian Snakes for Polarized Proton Acceleration

加速极化质子束并将其存储多圈可导致在通过自旋旋转频率与轨道振荡频率共振的能量加速时极化的损失。一阶共振效应可以通过在环中安装西伯利亚蛇来避免，这些装置可以使自旋绕蛇轴旋转180度，同时不会显著改变光束的轨道。对于大型戒指，需要几条西伯利亚蛇。这里将导出一个标准，允许找到蛇轴的最佳选择。对超周期四的环进行了详细的分析，并以HERA质子环为例进行了近似四重对称性的研究。我们提出的西伯利亚蛇的排列方式与它们的效应相匹配，使得所有的自旋轨道耦合积分在所有能量下都为零，因此对于这种选择，根本不存在一阶自旋轨道耦合，我称之为蛇匹配。它将表明，在一般情况下，至少需要八个西伯利亚蛇，并有确切的四种可能性，以安排他们的轴。当电子感应加速器的相位超前选择适当时，四条西伯利亚蛇就足够了。为了表明已经发现了对蛇有利的选择，在HERA-p的加速周期的一部分中跟踪极化质子，这表明对于这里提出的西伯利亚蛇的排列，极化被最好地保留。

2004-05-20physics.acc-ph

共振信号的偏振相关消失--储存环中光抽运的指示？

Polarization-Dependent Disappearance of a Resonance Signal -- Indication for Optical Pumping in a Storage Ring?

我们报告的激光光谱测量锂$^+$离子在实验储存环ESR在GSI亥姆霍兹重离子研究中心。用两个叠加的激光束驱动$^7$ Li $^+$中的$2s\,^3\!{S}_1\;(F=\frac{3}{2}) \,\leftrightarrow\,2p\,^3\!P_2\;(F=\frac{5}{2}) \leftrightarrow 2s\,^3\!{S}_1\;(F=\frac{5}{2})$ $Λ$ -跃迁，发现使用圆偏振光导致荧光信号中共振结构的消失。这可以解释为光泵入一个黑暗状态的极化离子。我们提出了一个详细的理论分析，这个过程中，支持光泵浦的解释，并表明，由激光诱导的偏振，然后必须至少部分地保持在存储环中的离子的往返行程。储存环中的这种极化离子束将为新的实验提供机会，特别是关于宇称破坏的实验。

2021-02-09physics.acc-phphysics.atom-ph

大尺度预等离子体存在下相对论圆极化laser -固体相互作用中超高能电子的产生

The generation of unexpected super-high energetic electrons at relativistic circularly polarized laser-solid interactions in the presence of large scale pre-plasmas

作为以前工作的扩展[arXiv：1512.02411]，我们研究了圆偏振（CP）激光脉冲的作用，同时保持其他条件相同。研究发现，在大尺度预形成等离子体存在下，相对论CP激光与固体相互作用可以产生超高能量电子。对于强度为$10^{20}\ \text{W}/\text{cm}^2$的激光和等离子体前尺度长度为$10\ μ\text{m}$的激光，CP激光对电子的截止能量为$120\ \text{MeV}$，而线性偏振（LP）激光对电子的截止能量为$100\ \text{MeV}$。这种意外的超高能电子加速也可以用两阶段加速模型来解释，{通过考虑反射CP激光脉冲的包络调制效应。}给出了这种包络调制的物理机制，并得到了在调制CP激光存在下的修正的第一级电子加速标度律。

2016-02-23physics.acc-phphysics.plasm-ph

Laser -等离子体加速器的偏振光束模拟

Simulation of Polarized Beams from Laser-Plasma Accelerators

偏振粒子束的产生仍然依赖于传统的粒子加速器，其通常在规模和预算上都非常大。基于激光驱动尾流场加速的概念在过去几十年中得到了大力推广。尽管在对基本物理现象的理解方面取得了许多进展，但一个基本上未被探索的问题是粒子自旋如何受到等离子体的巨大磁场的影响，从而产生高度偏振的光束。目前，ATHENA联盟内的Forschungszentrum Jülich（德国）、克里特大学（希腊）和上海SIOM（中国）的团队正在共同努力实现基于激光等离子体的偏振光束加速器。作为第一步，我们已经从理论上研究和确定的机制，影响光束的偏振在激光等离子体加速器。然后，我们进行了一组粒子在细胞模拟的加速电子和质子束从气体和箔靶。我们可以证明，如果采用高密度的预偏振气体靶，可以产生强偏振光束。在这些程序中，我们进一步提出，HT和HCl气体目标中的质子的极化在很大程度上是保守的激光尾场加速过程中，即使质子能量进入多GeV制度。这种极化的电子、质子、氘核和$^{3}$ He离子源目前正在于利希建造。（多）PW激光设施PHELIX（GSI达姆施塔特）和SULF（上海）的原理验证测量正在准备中。

2020-02-06physics.acc-phphysics.plasm-ph

对Derbenev和Kondratenko动能方法在电子存储环中极化束的扩展

Elaboration on the kinetic approach of Derbenev and Kondratenko to spin-polarized beams in electron storage rings

University of New Mexico（新墨西哥大学）；University of Maryland College Park（马里兰大学帕克分校）；Los Alamos National Laboratory (LANL)（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Cornell University（康奈尔大学）；Emily Griffith Technical College（艾米丽格里菲斯技术学院）；Deutsches Elektronen–Synchrotron (DESY)（德国电子同步加速器）

本文扩展了Derbenev和Kondratenko的动能方法，用于描述存储环中电子自旋极化的影响，并提出了新的计算方法和应用范围。

2026-02-23physics.acc-ph

利用低能极化电子束的自旋透明存储环在杰斐逊实验室开展高精度基础物理实验

High Precision Fundamental Physics Experiments at JLab with Spin-transparent Storage Rings of Low-energy Polarized Electron Beams

Thomas Jefferson National Accelerator Facility（托马斯·杰斐逊国家加速器设施）；Mississippi State University（密西西比州立大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；CERN（欧洲核子研究组织）；Christopher Newport University（克里斯托弗纽波特大学）；Duke University（杜克大学）；Facility for Rare Isotope Beams, Michigan State University（密歇根州立大学稀有同位束设施）；Michigan State University（密歇根州立大学）；Universidade Federal do Maranhão（马拉尼昂联邦大学）；Universidade Federal do Rio Grande do Sul（南里奥格兰德联邦大学）；Universidade Federal do Triângulo Mineiro（米纳斯吉拉斯三角区联邦大学）；Indian Institute of Technology Guwahati（古瓦哈提印度理工学院）；Istituto Nazionale Fisica Nucleare - Sezione di Genova（意大利国家核物理研究所热那亚分部）；Università degli Studi di Genova（热那亚大学）；Institut für Theoretische Physik, Leibniz Universität, Hannover（汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）

本文提出一种采用低能极化电子束与莫特极化测量技术的新型桌级自旋透明存储环设计，可抵消磁偶极矩引发的自旋进动，用于测量电子永久电偶极矩等基础物理参数，或在量子计算领域有应用前景。

2026-11-11hep-phhep-thnucl-ex

储存环稳定自旋极化场的频闪平均跟踪算法

A tracking algorithm for the stable spin polarization field in storage rings using stroboscopic averaging

极化质子从未被加速到超过约$25$ GeV。为了在RHIC（250 GeV）、HERA（820 GeV）和TEVATRON（900 GeV）中实现极化质子束，需要加速器物理学的新思想和新技术。在本出版物中，我们将强调非常高能量的极化质子束的一个重要方面，即事实上，平衡极化方向可以在高能实验的相互作用区域内的整个束上发生实质性变化时，不采取对策。这种偏振方向的发散不仅会减少粒子物理实验可用的平均偏振，而且还会使检测器中分析的每次碰撞中涉及的偏振强烈依赖于相互作用粒子的相空间位置。为了分析和补偿这种效应，需要计算平衡偏振方向的方法。在本文中，我们介绍了频闪平均的方法，它计算这个方向在一个非常有效的方式。由于只需要跟踪数据，我们的方法可以很容易地实现在现有的自旋跟踪程序。几个例子证明了自旋发散的重要性和频闪平均的适用性。

1996-05-17acc-physphysics.acc-ph

寻找储存环中超越标准模型的奇偶时间反转破坏的新方法

New approach to search for parity-even and parity-odd time-reversal violation beyond the Standard Model in a storage ring

1965年提出的时间反演破缺和宇称守恒毫强相互作用仍然是超越标准模型的CP破坏的可行机制。它的一个可能的表现形式是T奇不对称的张量极化氘通过矢量极化氢气靶的传输。当氘核极化从垂直方向旋转到环平面中时，T-奇不对称性（相对于靶中质子极化的反转为奇）将以自旋进动频率的第一或第二谐波连续振荡。振荡的T-奇不对称性的傅立叶分析，允许从背景持久在传统的实验中采用静态矢量和张量偏振容易分离。

2020-04-21hep-exhep-phnucl-ex

相对论laser强度极化粒子束的产生

Generation of polarized particle beams at relativistic laser intensities

极化电子、正电子、质子和离子在强激光和等离子体场中的加速是获得多MeV范围内极化光束的一个非常有吸引力的选择。最近，在理解导致高度极化的主要机制、这些过程的数值模拟及其实验实施方面取得了实质性进展。本文综述了偏振激光等离子体加速器的概念和光束偏振测量的现状。

2020-06-12physics.acc-ph

轨道电子的加速辐射

Acceleration Radiation for Orbiting Electrons

本文分析了磁自旋在圆周加速时观测者所看到的辐射。这是适用于一个电子在存储环，和微妙的相互作用的自旋与空间运动的电子被解释。这种相互作用被证明是依赖于时间的（在辐射帧），这解释了奇怪的结果发现在文献中的电子的剩余极化。最后，对加速探测器发射的辐射作了一些简要的评论，其中表明，在粒子成对发射的情况下，光谱是相关的。

1998-04-23hep-thphysics.acc-phquant-ph

COSY的ANKE的极化H和D原子束源

The Polarized H and D Atomic Beam Source for ANKE at COSY-Jülich

在COSY-Jülich的磁谱仪ANKE上研制了一种用于极化内部存储单元气体靶的极化原子束源。用压缩管测量的注入存储单元的光束的强度是$7.5\cdot 10^{16}$氢原子/s（两个超精细状态）和$3.9\cdot 10^{16}$氘原子/s（三个超精细状态）。对于氢束，实现的矢量偏振是$p_{\rm z}\approx\pm0.92$。对于氘束，所获得的矢量和张量（$p_{\rm zz}$）偏振的组合是$p_{\rm z}\approx\pm 0.90$（具有恒定的$p_{\rm zz}\approx +0.86$）和$p_{\rm zz}=+0.90$或$p_{\rm zz}=-1.71$（两者都具有消失的$p_{\rm z}$）。该文件包括设备的详细技术说明和在开发过程中进行的调查。

2012-12-08nucl-exphysics.acc-phphysics.atom-ph

利用扭曲激光波前的电子加速

Electron Acceleration Using Twisted Laser Wavefronts

本研究提出利用圆偏振螺旋激光结合等离子体镜注入的电子加速方案，通过解析与模拟验证其可产生高能量、低能散的稠密阿秒电子束团，为阿秒辐射源发展提供新途径。

2021-09-28physics.acc-phphysics.plasm-ph

正电子束的Laser极化

Laser polarization of positron beam

对于许多计划用下一代对撞机进行的物理研究，有必要使用电子和正电子的偏振束。极化电子的产生和加速问题可以被认为是解决的，但是现有的产生极化正电子束的方法不能确保所需的参数。本文提出了一种新的产生偏振正电子束的方法，它是基于非偏振超相对论正电子在强圆偏振激光场中的多次康普顿背散射过程。

2002-03-19physics.acc-ph

双色Laser驱动的无限真空电子直接加速

Two-Color-Laser-Driven Direct Electron Acceleration in Infinite Vacuum

我们提出了一个直接的电子加速方案，使用双色脉冲径向偏振激光束。双色方案实现了超过90%的理论能量增益限制的电子加速，超过两倍的是什么是可能的一个相同的总能量和脉冲持续时间的单色脉冲束。该方案成功地利用古伊相移，只有当电子进入其有效的最后加速周期时，才能引起有利于加速的场干涉。讨论了优化条件和功率缩放特性。

2013-11-22physics.acc-phphysics.optics

直线对撞机中的极化电子

Polarized Electrons for Linear Colliders

未来的电子-正电子直线对撞机需要一个高度极化的电子束，其脉冲结构主要取决于加速是利用热的还是超导的射频结构。国际直线对撞机（ILC）将使用冷结构的主直线加速器。结果表明，直流偏置的偏振光电子源，如成功地用于SLC可以满足ILC微脉冲的极化接近90%的电荷要求。

2004-12-17physics.acc-phphysics.ins-det

COSY的自旋物理（2021-2024年及以后）--对EDM储存环和自旋公平的探索者研究

Spin Physics at COSY (2021-2024 and beyond) -- Pathfinder investigations toward an EDM storage ring and Spin-for-FAIR

COSY的独特之处在于它能够加速、储存和操纵极化质子和氘束。在最近的过去，这些光束主要用于精密测量，特别是与储存环中带电粒子EDM（电偶极矩）的研究有关。COSY作为研发设施和初始（静态和振荡）EDM测量的作用几乎不能高估。不幸的是，由于Forschungszentrum Jülich的战略决策以及随后FZJ和GSI Darmstadt之间的“TransFAIR”协议，目前计划在2024年底之前停止COSY的运营。在COSY使用偏振光束的各个小组认为，收集有关在机器运行终止之前要执行的基本测量的信息是很重要的。这些实验，简要介绍了本文件以及估计所需的束流时间，作为探路者调查对EDM存储环和自旋FAIR。

2021-08-31nucl-exphysics.acc-ph

径向极化laser脉冲加速压缩阿秒电子束团的相干逆康普顿散射

Coherent inverse Compton scattering with attosecond electron bunches accelerated and compressed by radially polarized laser pulses

本文研究了激光直接驱动电子加速和阿秒束团压缩的标度效应。简单的解析表达式和详细的三维数值计算包括空间电荷揭示了压缩到阿秒电子片的条件。预测了适用于通过相干逆康普顿散射（ICS）产生明亮X射线的中间发射度最小值。我们验证了所得X射线场的相干发射特性，并证明了现实激光参数的可行性。

2012-03-22physics.acc-phphysics.optics

面向未来100 km量级环形正负电子对撞机的无自旋共振增强器

Booster Free From Spin Resonance For Future 100~km-scale Circular e$^{+}$e$^{-}$ Colliders

针对CEPC百公里级增强器，研究FODO高周期磁聚焦结构中的自旋退极化共振，模拟表明无Siberian snake时极化束可加速至80 GeV，为高极化注入提供依据。

2023-06-06physics.acc-ph

圆极化laser光子对电子（正电子）束的康普顿散射极化

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。

2003-01-31hep-exhep-phphysics.acc-ph

一种使存储反质子高度极化的方法

A Method to Polarize Stored Antiprotons to a High Degree

极化反质子可以在储存环中通过与纯电子极化氢气靶的自旋相关相互作用产生。极化过程是基于从目标原子的极化电子到轨道反质子的自旋转移。在使用专用的大接受环对能量为$T\approx 40-170$ MeV的反质子束进行大约两个寿命的自旋过滤之后，反质子束的极化将达到$P=0.2-0.4$。极化反质子将为$\bar{p}p$相互作用中的自旋物理实验开辟新的独特的研究机会。

2004-10-11physics.acc-ph

稠密、多GeV、纵向极化正电子束的全光产生

All-Optical Generation of Dense, Multi-GeV, Longitudinally-Polarized Positron Beams

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。

2025-09-30physics.acc-phphysics.plasm-ph

用双折射实现极限储存环局部圆束

Realization of locally-round beam in an ultimate storage ring using solenoids

极限储存环（USR），电子发射度小于100 pm.rad，在两个横向平面上的硬X射线衍射极限的尺度上，有可能提供比目前运行或正在建设中的环更高亮度和更高横向相干性的光子。全世界都在努力设计和构建基于USR的光源。如何获得具有等效横向发射度的圆束，是超声波共振研究中的一个重要课题。在本文中，我们表明，局部圆形光束可以通过使用一对螺线管和反螺线管与圆偏振波荡器位于之间。本文介绍了这种新方法的理论分析和应用，特别是北京先进光子源自然发射度为75 μ m·rad的储存环设计。

2013-05-05physics.acc-ph

费米实验室主注入器中极化质子的自旋跟踪

Spin tracking of polarized protons in the Main Injector at Fermilab

费米实验室的主注入器（MI）目前产生能量为120 GeV的高强度质子束，用于各种物理实验。在MI中加速极化质子将为费米实验室丰富的自旋物理计划提供机会。为了实现极化质子束在费米实验室加速器复杂，详细的自旋跟踪模拟与现实参数的基础上现有的设施是必需的。本报告介绍了在MI使用一个单一的4-扭曲西伯利亚蛇，以确定相关的同步加速器的去极化自旋共振的研究。结果将首先提出一个完美的MI晶格，然后由一个晶格，包括真正的MI缺陷，如测得的磁场误差和四极错位。将讨论在主喷射器中保持极化的这些因素中的每一个的容差。

2017-12-27physics.acc-ph

强脉冲laser产生自旋极化质子束

Spin polarized proton beam generation from gas-jet targets by intense laser pulses

提出了一种利用多拍瓦激光器从气体射流中产生自旋极化质子束的方法。利用现有的由光解卤化氢分子产生预极化单原子气体的技术和拍瓦激光器，可以获得能量约为50 MeV、极化度约为80%的质子束。本文采用完全自洽的三维粒子模拟方法，对质子的两级加速和自旋动力学进行了理论研究。我们的结果预测的光束偏振的驱动激光脉冲的强度的依赖关系。明亮的高能极化质子束的产生将打开一个领域的偏振研究与激光驱动的加速器，并有潜在的应用，使有效的探测量子色动力学的探索。

2020-07-24physics.acc-phphysics.plasm-ph

COSY的极化质子束和氘核束

Polarized Proton and Deuteron Beams at COSY

本文的目的是对偏振光束和粒子在电磁场中的自旋行为作一个简单而基本的介绍。它并不打算给出自旋动力学理论的完整介绍。相反，最重要的功能是没有证据和细节，而不是绝对必要的被遗漏。自旋去极化机制进行了讨论，并对去极化，特别是在加速过程中使用COSY的治疗概述。最后给出了参考文献列表，以帮助读者找到自旋动力学理论的更深入的细节[1]。

2004-11-16physics.acc-ph

圆极化laser固体薄膜加速单能质子束

Monoenergetic proton beams accelerated by circularly polarized laser with thin solid foils

研究了圆偏振激光脉冲与稠密等离子体相互作用中离子的加速问题。对于圆偏振激光脉冲，由于在激光脉冲的相互作用前沿建立的光压力和静电场，建立了电子的准平衡。静电场可以使激光脉冲趋肤深度内的离子在电荷耦合过程中同步加速和聚束，从而产生单能高强度质子束。推导了加速离子的动力学方程，并通过粒子模拟进行了验证。

2007-12-22physics.acc-phphysics.plasm-ph

从孤立自旋极化氢原子的电离中产生高能极化电子束

High-energy polarized electron beams from the ionization of isolated spin polarized hydrogen atoms

提出一种基于激光电离孤立自旋极化氢原子制备高能极化电子的方法，利用紫外脉冲光解离HCl并空间分离极化原子，通过粒子模拟验证了其在特定密度和极化范围内的可行性。

2025-04-02physics.acc-phphysics.atom-phphysics.chem-ph

低密度气体中laser直接加速产生的飞秒240- keV电子脉冲

Femtosecond 240-keV electron pulses from direct laser acceleration in a low-density gas

我们提出了一个简单的激光驱动的电子加速方案的基础上紧密聚焦的径向偏振激光脉冲的飞秒电子束团的生产与能量在几百keV的范围。在该方法中，电子在激光脉冲的纵向电场分量的作用下在聚焦体积中向前加速。三维测试粒子和粒子在细胞模拟显示的可行性，产生良好的准直电子束的能量扩散为5%，持续时间的顺序为1 fs。这些结果为超快电子衍射实验中前所未有的时间分辨率提供了一条途径。

2013-12-09physics.acc-phphysics.plasm-ph

Laser诱导等离子体中的极化质子束

Polarized Proton Beams from Laser-induced Plasmas

我们报告的概念，一个创新的来源，以产生极化质子/氘核束的动能高达几个GeV的激光驱动等离子体加速器。自旋效应已被纳入PIC模拟程序VLPL中，对激光诱导等离子体中质子自旋的行为进行了理论预测。对自旋极化靶的模拟表明，在加速过程中，极化是守恒的。对于实验实现，偏振HCl气体喷射靶正在建设中使用的基本波长的Nd：YAG激光系统，以调整HCl键，同时圆偏振光的第五谐波光解离，产生核偏振H原子。随后，它们的偏振度用兰姆位移偏振计测量。最后的实验，旨在从激光产生的等离子体的偏振粒子束的第一次观察，将在10 PW的激光系统SULF在上海国际光学博物馆/上海进行。

2018-12-21physics.acc-phphysics.plasm-ph

双组分超薄箔片稳定的laser驱动质子束加速

Stable laser-driven proton beam acceleration from a two-specie ultra-thin foil

通过使用多维粒子模拟，我们提出了一个新的政权的稳定质子束加速时发生的两种形状的箔被照射的圆偏振激光脉冲。据观察，由于电荷质量比的差异，较轻的质子几乎瞬间从较重的碳离子中分离出来。重离子层在空间中广泛膨胀，并起到缓冲质子层的作用，使其不受瑞利-泰勒（RT）不稳定性的影响，否则会降低质子束的加速。一个简单的三界面模型，制定定性地解释了稳定的轻离子加速。由于不存在类RT不稳定性，即使在激光-箔相互作用结束后，所产生的高质量单能质子束团也能很好地保持。

2010-06-24physics.acc-phphysics.med-phphysics.plasm-ph

HERA中的极化质子

Polarized Protons in HERA

HERA的极化质子束目前只能通过从极化源中提取光束，然后在DESY的三个同步加速器中加速来产生。本文解释了在圆形加速器中质子束去极化的过程，描述了在DESY加速器链中可以避免这种去极化的装置，并提到了在HERA的高能量下变得重要的具体问题。在HERA的高能量，自旋运动不能准确地描述与孤立的共振模型已成功地用于较低的能量环。为了说明更精确模拟的原理，引入不变自旋场来描述光束的平衡偏振态和加速过程中的变化。它将显示如何线性自旋运动导致计算快速近似不变的自旋场，以及如何修改这更耗时，但准确的非微扰计算。这些技术的分析，使我们能够建立最佳西伯利亚蛇计划HERA。

2000-06-05physics.acc-ph

圆极化laser场诱导的QED级联

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。

2010-10-21hep-phphysics.acc-phphysics.comp-ph

自由空间中电子的直接laser加速

Direct laser acceleration of electrons in free-space

紧凑型激光驱动加速器是一种多功能和强大的工具，在科学，健康，安全和技术的各种目的的社会基础上具有不可替代的相关性，因为它们为传统射频加速器的最先进成就带来了巨大的实用性。目前基于激光的基准技术依赖于介质来辅助光-物质相互作用，这施加了材料限制或强烈的不均匀场。几个周期的超强径向偏振激光器的出现，实现了一个广泛研究的新型加速器，采用最简单的形式的激光加速，是独特的，不需要介质，实现强纵向能量转移直接从激光到粒子。在这里，我们提出了直接纵向激光加速的非相对论电子，经历高方向性的多GeV/m加速梯度的第一次观察。这一演示开辟了一个新的前沿直接激光驱动粒子加速能够创建良好的准直和相对论阿秒电子束和x射线脉冲。

2015-01-21physics.acc-phphysics.optics

储存环中自旋动力学和束流极化的统一新方法

A New and Unifying Approach to Spin Dynamics and Beam Polarization in Storage Rings

本文利用主丛理论中的提取工具，推广了我们对偏振光束的研究。四个主要定理，其中一个关系不变领域的概念，规范形式，一个允许一个比较不同的不变领域，和两个有关的存在不变领域的存在某些不变集和它们之间的关系。然后，我们应用该理论的自旋1/2和自旋1粒子的动力学和它们的密度矩阵描述统计的粒子自旋内容的聚束。因此，我们的方法统一的自旋矢量动力学的T-BMT方程的自旋张量动力学和其他动力学。我们的方法的这个统一方面优雅地关联了示例，并以透明的方式揭示了各种底层动力系统之间的关系。

2014-12-12math-phmath.MPphysics.acc-ph