Zdroj gama záření založený na Dickeho superradiačním inverzním Comptonově rozptylu

  • Vedoucí práce / Supervisor: Ing. Miroslav Krůs, Ph.D.
  • Pracoviště / Workplace: ÚFP AV ČR, v. v. i.
  • Kontakt / Contact: krus@ipp.cas.cz

Nedávný rozvoj laserové technologie zejména systémů založených na CPA technice umožňuje generaci ultrakrátkých ultraintenzivních svazků gama záření. Nejběžnější metodou pro generaci takovýchto velmi krátkých impulzů slouží zejména inverzní Comptonův rozptyl femtosekundového infračerveného či viditelného laseru na femtosekundových elektronových svazcích. Vyprodukovaný počet fotonů gama záření je za normálních okolností přímo úměrný počtu elektronů ve svazku. Avšak, pokud je použitý elektronový svazek velmi krátký, kratší než vlnová délka laserového impulzu, může nastat tzv. Dickeho superradiační efekt, kdy se začne gama záření vyzařovat „koherentně“. Pokud tento jev nastane, vyprodukovaný počet fotonů je úměrný druhé mocnině počtu elektronů ve svazku. Tím pádem je možné získat vysoce intenzivní impulzy gama záření (typicky v elektronovém svazku je 108 – 1010 elektronů, takže získaný počet fotonů může dosahovat až 1020fotonů).

Cílem práce je studium generace intenzivních ultrakrátkých impulzů gama záření. Student/ka se seznámí s fyzikou urychlování plazmovou vlnou nabitých částic, inverzního Comptonova rozptylu, Dickeho superradiace, experimentálními technikami a diagnostikami potřebnými pro uskutečnění a charakterizaci impulzu gama záření, případně numerickými metodami sloužícími ke studiu urychlování pomocí plazmových vln. Práce tak může být koncipována buď jako experimentální, nebo jako teoretická/simulační. Ačkoli se práce bude primárně soustředit na laserem urychlené svazky, její závěry jsou obecně použitelné i na elektrony či protony urychlené svazky elektronů. Téma práce je dostatečně široké, takže v něm bude možné pokračovat i na výzkumný úkol či diplomovou práci.

Literatura:

[1] S. Corde et. al.:Femtosecond x rays from laser-plasma accelerators, Rev. Mod. Phys. 85, 1 (2013)

[2] E. Esarey, C. B. Schroeder, and W. P. Leemans: Physics of laser-driven plasma-based electron accelerators, Rev. Mod. Phys. 81, 1229 (2009)