Generation of synchrotron radiation during interaction of a multiterawatt laser pulse with transparent plasma

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Relativistic self-trapping of a relativistic-intensity laser pulse during its propagation in a transparent high-density plasma is accompanied by the generation of ultra-bright synchrotron (betatron) radiation of the super-hard X-ray range. The paper studies the effect of the duration of a laser pulse of a given energy on the characteristics of such radiation. It is shown that the already available compression of powerful laser pulses significantly increases the efficiency of conversion into synchrotron radiation, and also increases the brightness of the X-ray source by an order of magnitude.

About the authors

O. E Vais

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences; Dukhov All-Russia Research Institute of Automatics

Email: ovais@lebedev.ru
Moscow, Russia

M. G Lobok

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences; Dukhov All-Russia Research Institute of Automatics

Moscow, Russia

V. Yu Bychenkov

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences; Dukhov All-Russia Research Institute of Automatics

Moscow, Russia

References

  1. Corde S., Ta Phuoc K., Lambert G., Fitour R., Malka V., Rousse A., Beck A., Lefebvre E. // Rev. Mod. Physics. 2013. V. 85. P. 1. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.85.1
  2. Curcio A., Cianchi A., Costa G., Del Dotto A., Demurtas F., Ferrario M., Rodriguez Fras M.D., Galletti M., Perez-Hernandez J.A., Gatti G. // Sci. Rep. 2024. V. 14. P. 1719. https://doi.org/10.1038/s41598-024-52231-z
  3. Ma Y., Cardarelli J.A., Campbell P.T., Fourmaux S., Fitzgarrald R., Balcazar M.D., Antoine A.F., Beier N.F., Qian Q., Hussein A.E., Kettle B., Klein S.R., Krushelnick K., Li Y.F., Mangles S.P.D., Sarri G., Seipt D., Senthilkumaran V., Streeter M.J.V., Willingale L., Thomas A.G.R. // Phys. Rev. Lett. 2024. V. 132. P. 225001. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.225001
  4. Kneip S., McGuffey C., Chvykov V., Dollar F., Kalintchenko G., Maksimchuk T., Mangles S.P.D., Matsuoka T., Nagel S.R., Palmer C.A.J., Schreiber J., Ta Phuoc K., Thomas A.G.R., Krushelnick K., Najmudin Z. // AIP Conf. Proc. 2010. V. 1299. P. 185. https://doi.org/10.1063/1.3520311
  5. Finlay O.J., Gruse J.-N., Thornton C., Allott R., Armstrong C.D., Baird C.D., Bourgeois N., Brenner C., Cipiccia S., Cole J.M., Gregory C., Jamison S., Katzir Y., Lopes N.C., Mangles S.P.D., Murphy C.D., Najmudin Z., Neely D., Pickard L.R., Potter K.D., Rajeev P.P., Rusby D., Selwood M.P., Symes D.R., Underwood C.I.D., Wood J.C., Thomas A.G.R., Streeter M.J.V. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2021. V. 63. P. 084010. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ac0fcf
  6. Pagano I.M., Lemos N., King P.M., Rusby D., Sinclair M., Aghedo A., Khan S., Downer M.C., Joshi C., Albert F. // Phys. Plasmas. 2024. V. 31. P. 073110. https://doi.org/10.1063/5.0191435
  7. Rosmej O.N., Shen X.F., Pukhov A., Antonelli L., Barbato F., Zahter S., Popov V.S., Borisenko N.G., Andreev N.E. // Matter Radiat. Extremes. 2021. V. 6. P. 048401. https://doi.org/10.1063/5.0042315
  8. Pukhov A., Meyer-ter-Vehn J. // Appl. Phys. B. 2002. V. 74. P. 355. https://doi.org/10.1007/s003400200795
  9. Pukhov A., Gordienko S., Kiselev S., Kostyukov I. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2004. V. 46. P. B179. https://doi.org/10.1088/0741-3335/46/12B/016
  10. Faure J., Glinec Y., Pukhov A., Kiselev S., Gordienko S., Lefebvre E., Rousseau J.-P., Burgy F., Malka V. // Nature. 2004. V. 431. P. 541. https://doi.org/10.1038/nature02963
  11. Wang X., Zgadzaj R., Fazel N., Li Z., Yi S.A., Zhang X., Henderson W., Chang Y.-Y., Korzekwa R., Tsai H.-E., Pai C.-H., Quevedo H., Dyer G., Gaul E., Martinez M., Bernstein A.C., Borger T., Spinks M., Donovan M., Khudik V., Shvets G., Ditmire T., Downer M.C. // Nat. Commun. 2013. V. 4. P. 1988. https://doi.org/10.1038/ncomms2988
  12. Rosmej O.N., Andreev N.E., Zaehter S., Zahn N., Christ P., Borm B., Radon T., Sokolov A., Pugachev L.P., Khaghani D., Horst F., Borisenko N.G., Sklizkov G., Pimenov V.G. // New J. Phys. 2019. V. 21. P. 043044. https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab1047
  13. Pukhov A., Sheng Z.-M., Meyer-ter-Vehn J. // Phys. Plasmas. 1999. V. 6. P. 2847. https://doi.org/10.1063/1.873242
  14. Vais O.E., Lobok M.G., Bychenkov V.Y. // Phys. Rev. E. 2024. V. 110. P. 065202. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.110.065202
  15. Francescone D., Carillo M., Chiadroni E., Curcio A., Cianchi A., Ferrario M., Gatti G., Galletti M., Giuliano L., Migliorati M., Mostacci A., Palumbo L., Rossi A.R., Stocchi F., Silvi G.J. // Proc. IPAC’24, Geneva, 2024. P. 573. https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2024-MOPR58
  16. Albert F., Thomas A.G.R. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2016. V. 58. P. 103001. https://doi.org/10.1088/0741-3335/58/10/103001
  17. Cikhardt J., Gyrdymov M., Zahter S., Tavana P., Gunther M.M., Bukharskii N., Borisenko N., Jacoby J., Shen X.F., Pukhov A., Andreev N.E., Rosmej O.N. // Matter Radiat. Extremes. 2024. V. 9. P. 027201. https://doi.org/10.1063/5.0181119
  18. Vais O.E., Lobok M.G., Bychenkov V.Y. // Bull. Lebedev Phys. Inst. 2023. V. 50. Suppl 7. P. S806. https://doi.org/10.3103/S1068335623190168
  19. Lobok M.G., Andriyash I.A., Vais O.E., Malka V., Bychenkov V.Yu. // Phys. Rev. E. 2021. V. 104. P. L053201. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.104.L053201
  20. Bychenkov V.Y., Kovalev V.F. // JETP Lett. 2024. V. 120. P. 334. https://doi.org/10.1134/S0021364024602719
  21. Bychenkov V.Yu., Lobok M.G., Kovalev V.F., Brantov A.V. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2019. V. 61. P. 124004. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ab5142
  22. Mangles S.P.D., Genoud G., Bloom M.S., Burza M., Najmudin Z., Persson A., Svensson K., Thomas A.G.R., Wahlstrom C.-G. // Phys. Rev. ST Accel. Beams. 2012. V. 15. P. 011302. https://doi.org/10.1103/PhysRevSTAB.15.011302
  23. Andreev N.E., Kirsanov V.I., Gorbunov L.M. // Phys. Plasmas. 1995. V. 2. P. 2573. https://doi.org/10.1063/1.871219
  24. Andreev N.E., Kirsanov V.I., Gorbunov L.M., Sakharov A.S. // IEEE Trans. Plasma Sci. 1996. V. 24. P. 363. https://doi.org/10.1109/27.510000
  25. Vais O.E., Lobok M.G., Soloviev A.A., Mironov S.Yu., Khazanov E.A., Bychenkov V.Yu. // JETP Lett. 2023. V. 118. P. 875. https://doi.org/10.1134/S0021364023603548
  26. Khazanov E.A., Mironov S.Y., Mourou G. // Phys.-Usp. 2019. V. 62. P. 1096. https://doi.org/10.3367/UFNe.2019.05.038564
  27. Lu W., Tzoufras M., Joshi C., Tsung F.S., Mori W.B., Vieira J., Fonseca R.A., Silva L.O. // Phys. Rev. ST Accel. Beams. 2007. V. 10. P. 061301. https://doi.org/10.1103/PhysRevSTAB.10.061301
  28. Jackson J.D. Classical electrodynamics. Moscow: Mir, 1965.
  29. Landau L.D., Lifshitz E.M. Theory of field. Edition 7th. Moscow: Nauka, 1988.
  30. Vais O.E., Bychenkov V.Y. // Quantum Electron. 2020. V. 50. P. 922. https://doi.org/10.1070/QEL17344
  31. Fourmaux S., Lassonde P., Mironov S.Yu., Hallin E., Legare F., Maclean S., Khazanov E.A., Mourou G., Kieffer J.C. // Opt. Lett. 2022. V. 47. P. 3163. https://doi.org/10.1364/OL.459199
  32. Nieter C., Cary J.R. // J. Comput. Phys. 2004. V. 196. P. 448. https://doi.org/10.1016/j.jcp.2003.11.004
  33. Nerush E.N., Kostyukov I.Y. // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 103. P. 035001. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.035001
  34. Németh K., Shen B., Li Yu., Shang H., Crowell R., Harkay K.C., Cary J.R. // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. P. 095002. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.095002

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».