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Projekt
Nichtperturbative Paarerzeugung: Ultra-relativistische Strahlen, Lasercharakterisierung und Paarnachweis
Antragsteller
Professor Dr. Stefan Karsch; Professor Dr. Matt Zepf
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392856280
Die Erzeugung von Paaren aus Materie und Antimaterie aus reiner Energie in Form von masselosen Photonen ist eine der fundamentalen Prozesse der Quantenelektrodynamik (QED). Jedoch wurde sie bisher weder als Photon-Photon Wechselwirkung im Vakuum noch im Grenzfall der multi-Photonen-Wechselwirkung (auch "nicht-perturbatives Regime" genannt) experimentell realisiert. Dies würde die gleichzeitige Kollision eines multi-GeV Gammaphotons mit 40-80 infraroten Laserphotonen aus einem ultraintensiven Laserpuls erfordern. Dieses Regime ist von besonderem Interesse, da es sich zum Test der gängigen Theoriemodelle zur nichtperturbativen QED eignet. In der ersten Förderperiode haben wir in numerischen Simulationen ein detailiertes Modell des geplanten Aufbaus, der erwarteten Signalrate und des Verhältnisses von Signal zu Untergrund etabliert, und zentrale Komponenten wurden entworfen und teilweise getestet. In der kommenden Förderperiode werden wir die Energie des primären Elektronenstrahls, der die Gammaphotonen erzeugt, durch neue Plasmatargets und eine Erhöhung der Laserenergie über 2.5 GeV erhöhen. Des Weiteren werden wir die Charakteristik der Paardetektoren mit multi-GeV Gammastrahlen am Stanford Linear Accelerator Centre (SLAC) testen und das integrierte Paarerzeugungsexperiment an CALA in Garching durchführen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
