Hochleistungslaser-Plasmaanlage
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Durch die bahnbrechenden Entwicklungen von Lasersystemen mit Femtosekunden-Pulsdauern und einer Leistung von mehreren Petawatt können fundamentale physikalische Prozesse und exotische Materiezustande im relativistischen Bereich untersucht und produziert werden. Insbesondere können neuartige Photonen- und Teilchenquellen entwickelt werden, die verschiedene potentielle Anwendungen haben, zum Beispiel in der Krebstherapie oder bei der Untersuchung von Innerschalenübergängen in Atomen, der Gitterdynamik in Festkörpern oder der Bildgebung biologischer Objekte. Das Lasersystem ARCTURUS des Instituts für Laser- und Plasmaphysik der Universität Düsseldorf mit zwei leistungsstarken Strahlen ist ideal für Untersuchungen im relativistischen Bereich geeignet. Durch den Laserupgrade können Energien bis zu 5J mit einer Pulsdauer von 27fs unabhängig in beiden Strahlen erzeugt werden und mittels einer Laserkontrasterhöhung können Targets mit Strukturen im Nanometerbereich verwendet werden. Verschiedene Forschungsprojekte werden mit dem Lasersystem durchgeführt, unter anderem Projekte, die über das DFG Programm SFB/TR18 finanziert werden. Insbesondere werden sowohl die Nachbeschleunigung von Elektronen und Protonen in Plasmen untersucht als auch intensive, ultrakurze Röntgenpulse durch Thomsonstreuung erzeugt. Weiterhin werden relativistische Effekte, zum Beispiel die Energieabsorption von Targets mit verschiedenen Oberflächen, die räumliche und zeitliche Entwicklung des Plasmas, Pulsverkürzung und Laserfokussierung durch relativistische Nichtlinearitäten, untersucht. Die Dynamik magnetischer Felder in neuen Laser-getriebenen Beschleunigungsprozessen (Strahlungsdruck-Beschleunigung, Beschleunigung mit Targets im Bereich der kritischen Dichte) werden mittels Protonenphotographie diagnostiziert. Erste experimentelle Messungen wurden bereits in verschiedenen Bereichen ausgeführt und bedeutende Resultate bei der Protonen- und Elektronenbeschleunigung und bei ultrakurzen Röntgenpulsen durch Thomsonstreuung erhalten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Guided post-acceleration of laser driven ions by a miniature modular structure, Nature Comm.
Satyabrata Kar, Hamad Ahmed, Rajendra Prasad, Mirela Cerchez, Stephanie Brauckmann, Bastian Aurand, Giada Cantono, Prokopis Hadjisolomou, Ciaran L.S. Lewis, Andrea Macchi, Gagik Nersisyan, Alexander PL Robinson, Anna M. Schroer, Marco Swantusch, Matt Zepf, Oswald Willi, Marco Borghesi
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms10792)
