¿Cómo funciona exactamente la aceleración de iones con láseres?

[Inukami]

Buenas,

estoy intentando comprender los mecanismos de la "laser-driven ion acceleration".

En especial estoy leyéndome los mecanismos TNSA y RPA.

El problema es que tengo dificultades entendiendo los artículos científicos y creo que no comprendo las interacciones del todo.


En resumen, como yo entiendo la interacción principal es:

1) Pre-láser interactúa con el objetivo delgado, creando un plasma. A veces lo llaman blow-off y a veces ablating plasma.

2) En ese plasma los electrones se muevo en dirección del láser, creando un campo eléctrico. Ese campo ya tiene una fuerza de campo de múltiples $\frac{GeV}{cm^2}$.

Aquí no entiendo el porqué los electrones se mueven casi todos en la misma dirección. Pero un artículo de J Badziak menciona un campo creado por el láser.

3) Recién ahora el láser principal interactúa con el plasma.

Ahora, dependiendo del mecanismo que queremos, hay que controlar los parámetros para conseguir un mecanismo como el TNSA o el RPA.

Por ejemplo, para el mecanismo TNSA, queremos que el plasma creado por el pre-láser no estorbe a la interacción del láser principal con el objetivo.

Lo que me da dudas, porque pensé que los iones ya han sido acelerados por el campo eléctrico creado por el pre-láser.
¿O en el mecanismo TNSA tenemos dos plasmas, uno creado por el pre-láser y otro por el láser principal?


Gracias de antemano

[carroza]

Hola.

El tema concreto de la aceleración por laser es técnico, pero los principios físicos son simples.

- Empieza por un acelerador convencional lineal, de tipo de cavidades de radiofreccuencias. La idea es que en una cavidad de radiofrecuencias, uno genera campos eléctriscos alternantes, que varían con la posición y el tiempo, de forma que depende del diseño de la cavudad. Si conseguimos que las particulas que queremos acelerar formen un pulso, que esta en sincronía con la cavidad de radiofrecuencias, de forma que el pulso de partículas vea solamente el campo oscilante de radiofrecuencias, cuando va en la dirección que acelera, tenemos nuestra aceleración.

- La aceleración por laser no es trivial. Un laser es un pulso electromagnético, en el cual el campo eléctrico oscila en una dirección o en la opuesta, siempre perpendicular a la dirección de propagación del laser. Un laser, de por sí, sería muy malo para acelerar protones solos. Sin embargo, en un material que tiene protones y electrones, el laser puede primero arrancar los electrones, y con ellos genera un plasma. El plasma, que se mueve en la dirección del laser, puede generar un campo eléctrico longitudinal, que, si se dan las condiciones adecuadas, puede acelerar a los protones.

Espero que esta idea general te valga, y los detalles los ves en los papers.

Un saludo

[Inukami]

Gracias por tu respuesta.

¿Entonces el láser directamente acelera los electrones y eso crea el plasma?

¿Y solo hay un plasma?

Lo que yo entiendo es que hay un pre plasma, creado por el pulso "inicial" del láser.
Creo que se llama "ablating plasma"

Después hay un "blow off" plasma, que se expande hacia dentro del objetivo.

Y posteriormente he leído que hay un "screening plasma". Pero creo que la definición es la misma que la del blow off plasma.

Perdona todas estas preguntas jaja