Источник гамма-фотонов в мультипетаваттных многопучковых системах электродипольной конфигурации

Аннотация: Исследована возможность создания сверхъяркого источника фотонов с энергиями до нескольких ГэВ на основе перспективных многопучковых лазерных систем мультипетаваттного уровня. Для достижения максимальной энергии фотонов и формирования направленного пучка фотонов в качестве основной конфигурации предложено использовать электродипольную структуру поля, максимизирующую амплитуду электрического поля в области фокуса. Исследованы зависимости характеристик генерируемого гамма-излучения от числа лазерных пучков, облучающих плазменную мишень, и их фокусировки. Показано, что для параметров лазерной системы, близких к заявленным параметрам установки XCELS, и полной мощности 36 ПВт максимальная энергия гамма-фотонов может достигать 2 ГэВ, эффективность конверсии лазерного излучения в фотоны с энергией больше 1 МэВ – 40 %, а поток фотонов с энергией больше 1 ГэВ может приближаться к 10²⁵ с–1. Диаграмма направленности гамма-излучения может иметь ширину всего несколько мрад и несет информацию о различных режимах плазменно-полевой динамики в фокальной области. Проведенные исследования показывают, что многопучковые мультипетаваттные лазерные системы, такие как XCELS, могут стать основой для построения сверхъяркого источника гамма-излучения.

Ключевые слова: гамма-фотоны, КЭД каскад, мультипетаваттные системы, сверхъяркий источник, установка XCELS, многопучковые конфигурации.