Electron-positron pairs and radioactive nuclei production by irradiation of high-Z target with γ-photon flash generated by an ultra-intense laser in the λ3 regime

Abstract

Tato práce studuje interakci laserem generovaných γ fotonů a vysokoenergetických nabitých částic s terči s vysokým protonovým číslem prostřednictvím simulací Monte Carlo. Interagující částice jsou převzaty z Particle in Cell simulace ultraintenzivního laserového pulsu úzce zaostřeného na titanový terč. Olovo je vybráno jako materiál sekundárního terče s vysokým protonovým číslem kvůli vysokému účinnému průřezu obří dipólové rezonance (z angl. Giant Dipole Resonance) a produkci elektron-pozitronového páru pomocí γ fotonů. Výsledky odhalují ultrakrátkou, ultrarelativistickou kolimovanou populaci pozitronů a jsou vypočítány a graficky znázorněny jejich energetická spektra, úhlová rozdělení a časové profily. Zkoumáme závislost výsledného celkového počtu a celkové kinetické energie různých druhů částic emitovaných z olověného terče ozářeného laserem generovanými γ fotony a nabitými částicemi zvlášť na tloušťce terče. Graficky interpretujeme množství zbytkových nuklidů s vysokým protonovým číslem, které vznikají při ozařování olověného terče. Vzhledem ke krátké době trvání pulzu by zdroje γ fotonů, elektron-pozitronových párů a neutronů mohly najít uplatnění v materiálových vědách, jaderné fyzice, laboratorní astrofyzice a jako injektory v laserových urychlovačích nabitých částic.