Laser-Plasma Interactions for Particle Acceleration and Radiation Generation

Dagens lasersystem har förmågan att leverera en miljon miljarder watt i en och samma puls, allt fokuserat på en mikrometerstor punkt. Med hjälp av sådan teknologi har vi kunnat börja utforska helt nya regimer på fysikens karta, och med det har också nya tillämpningar dykt upp. En sådan möjlig tillämpning är att använda lasern för att accelerera laddade partiklar till höga hastigheter. Snabba, laddade partiklar används redan idag för t.ex. cancerterapi och materialforskning, men då kommer dessa från "vanliga" acceleratorer. Det lasergenererade snabba partiklar kan bidra med är småskalighet samt väldigt korta pulser, något som idag är svårt att åstadkomma. Med hjälp av dessa egenskaper skulle helt nya möjligheter till applikationer öppnas upp, som exempelvis portabel diagnostikutrustning. Laddade partiklar avger även elektromagnetisk strålning. Även detta kan nyttjas för att skapa väldigt korta pulser av t.ex. röntgenstrålar, genom att låta en högeffektlaser belysa en lämplig måltavla. Än så länge är många av dessa möjligheter bara på idéstadiet, men det jobbas intensivt på att förbättra och förstå de bakomliggande processerna. Denna ansökan ger sig an några av de grundfrågor som präglar framtida tillämpningar: hur kan vi maximera överföringen av energi från lasern till partiklarna, hur kan vi styra egenskaperna på de partiklar och den strålning som kommer från växelverkan mellan laserpulsen och plasmat, hur kan vi optimera strålningens egenskaper, hur kan vi nyttja nya processer som uppstår när nästa generations lasersystem färdigställs? Dessa är viktiga frågor, där vår grupp använder teoretiska modeller och storskaliga simuleringar för att hitta svar, i samklang med befintliga och framtida experiment.

Participants

Mattias Marklund (contact)

Professor at Applied Physics, Condensed Matter Theory

Funding

Swedish Research Council (VR)

Funding years 2014–2016

Related Areas of Advance and Infrastructure

Sustainable Development

Chalmers Driving Force

More information

Latest update

2015-11-03