超强激光与固体靶作用驱动量子电动力学级联和稠密正电子产生的研究进展

极端超短超强激光脉冲的诞生将光与物质的相互作用推进到由辐射阻尼效应和量子电动力学(QED)效应占主导的高度非线性物理范畴。强场QED效应蕴含了丰富的物理过程包括辐射阻尼、高能伽马辐射、正负电子对产生、QED级联、真空极化等,是高能量密度物理和强场物理研究领域的前沿热点。QED级联是解释致密天体辐射和伽马射线暴形成的重要物理机制,其产生的稠密正电子源在高能物理、材料无损探测、癌症诊断等领域亦有重要的应用前景。介绍了QED级联过程及其理论模型,讨论了固体靶中的QED级联发展及其诱导的非线性物理效应,并回顾了固体靶中稠密正电子产生的主要研究成果。

激光-等离子体相互作用正电子发射研究进展

介绍了激光-等离子体相互作用产生正电子的相关实验和数值模拟研究进展。简要回顾了激光-等离子体相互作用正电子的发现过程及激光-等离子体作用产生正电子的三种物理机制;详细地叙述了激光与物质相互作用产生正电子的两类典型实验方式(即直接方式和间接方式)及相关的实验和数值模拟结果;对激光-等离子体相互作用产生正电子的研究进行了评述。从现有研究进展来看,目前理论研究和实验研究所获结论差异较大,还需要从激光设备、实验方案设计以及理论和模拟研究方面做大量细致的工作。

正电子产生靶上初级电子束半径的最小化研究

为获得尽可能高的正电子 (e+)产额 ,严格控制初级电子 (e- )束在e+产生靶上的束半径是至关重要的 .首先分析了使e- 束半径增大的各因素和对这些因素的制约 ;然后以北京正负电子对撞机 (BEPC)的正电子源为例 ,给出了束半径的实测值和计算值的比较 ,以具体说明这些因素的影响 ;最后讨论了北京正负电子对撞机二期工程 (BEPC Ⅱ )的相应优化设计研究 ,提出了获得靶上最小束半径的若干途径 .