《基於超快電子探針的電漿尾場結構成像研究》是依託清華大學，由華劍飛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於超快電子探針的電漿尾場結構成像研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：華劍飛
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，基於電漿尾場的加速研究發展迅猛，有望為未來加速器技術的發展及套用帶來革命性的變化。在尾場加速的研究中，對以近光速運動的尾場加速結構及其演化進行直接探測具有重要意義。目前基於超快光學探針的診斷技術取得了重要進展，在適當的參數下能獲得弱非線性尾場結構的密度信息。但限於光學方法的局限性，尚無法很好地解析高度非線性的尾場結構。更重要的是，光學方法不能直接提供對加速過程至關重要的加速場信息。通過三維粒子模擬和理論分析，我們發現使用超快相對論電子束作為探針在適當條件下可以直接對加速結構成像，而且通過對圖像的反演可以準確獲得加速場的空間分布和幅值。本項目旨在通過深入的理論模擬和實驗研究，系統地發展基於超快電子探針的等離子尾場結構成像技術。通過該技術的運用，為諸多尾場加速物理過程的研究提供重要的實驗信息，進而推動尾場加速技術的發展。
結題摘要
發展電漿尾場的直接診斷技術，對於深入理解注入與加速結構演化等重要物理過程具有重要意義，同時也為最佳化電漿尾場加速器的束流品質提供了重要工具。項目在國際上首次提出了飛秒相對論電子探針用於電漿尾場結構診斷的新概念，並深入研究了電子束探針的理論模型和數值模擬驗證，基於實驗條件完成了實際探針電子束參數修正和非理想尾場的重建算法。在此基礎上，在國際上首次利用雷射電漿加速器產生的超快電子探針在實驗中獲得了清晰的尾場圖像並對尾場及其演化進行了定量測量。該實驗結果發表於Physical Review Letters，並被選為編輯推薦文章。 這一項目研究工作受到了國際同行的高度關注，多次在重要國際會議上作大會和邀請報告。在2016年國際先進加速器概念會議（AAC 2016，美國華盛頓）上該工作成為亞洲唯一入選的大會報告，並作為整個會議的亮點進展（Highlight）寫入會議總結。參與項目研究工作的博士生張超傑在2017年獲得了“John Dawson”博士論文獎。
