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Polarized proton beams from laser-induced plasmas

High Power Laser Science and Engineering 2019年第1期7卷 114-119页

作者： Anna Hützen Johannes Thomas Jürgen B?ker Ralf Engels Ralf Gebel Andreas Lehrach Alexander Pukhov T.Peter Rakitzis Dimitris Sofikitis Markus Büscher Peter Grünberg Institut (PGI-6) Forschungszentrum Jülich Institut für Laser-und Plasmaphysik Heinrich-Heine-Universit?t Düsseldorf Institut für Theoretische Physik I Heinrich-Heine-Universit?t Düsseldorf Institut für Kernphysik (IKP-4) Forschungszentrum Jülich Institut für Kernphysik (IKP-2) Forschungszentrum Jülich JARA-FAME und III.Physikalisches Institut B RWTH Aachen Department of Physics University of Crete Institute of Electronic Structure and Laser Foundation for Research and Technology-Hellas

We report on the concept of an innovative source to produce polarized proton/deuteron beams of a kinetic energy up to several GeV from a laser-driven plasma accelerator. Spin effects have been implemented into the particle-in-cell(PIC) simulation code VLPL(Virtual Laser Plasma Lab) to make theoretical predictions about the behavior of proton spins in laser-induced plasmas. Simulations of spin-polarized targets show that the polarization is conserved during the acceleration process. For the experimental realization, a polarized HCl gas-jet target is under construction using the fundamental wavelength of a Nd:YAG laser system to align the HCl bonds and simultaneously circularly polarized light of the fifth harmonic to photo-dissociate, yielding nuclear polarized H atoms. Subsequently, their degree of polarization is measured with a Lamb-shift polarimeter. The final experiments, aiming at the first observation of a polarized particle beam from laser-generated plasmas, will be carried out at the 10 PW laser system SULF at SIOM, Shanghai.

关键词： laser-driven plasma accelerator particle-in-cell simulations polarized gas-jet target polarized proton beams

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