Lasergetriebene MeV-Teilchen- und Strahlungsquellen von hoher Brillanz durch direkte Laserbeschleunigung von Elektronen in Schäumen für die multidisziplinäre Forschung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Olga Rosmej; Professor Dr. Christian Spielmann
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566399956

Die direkte Laserbeschleunigung (DLA) von Elektronen bei der Wechselwirkung von relativistischen Laserpulsen mit Schäumen geringer Dichte führt zur Erzeugung von hochstromigen, gut kollimierten Strahlen superponderomotorischer Elektronen, die für die multidisziplinäre Forschung mit Lasern genutzt werden können. Mit Schäumen niedriger Dichte haben unsere Gruppen an der PHELIXAnlage der GSI Darmstadt die Erzeugung von Strahlen relativistischer Elektronen, Betatronstrahlung, MeV-Bremsstrahlung und Neutronen mit rekordverdächtigen Konversionswirkungsgraden demonstriert. Unsere Ergebnisse sind heute weltweit führend und ebnen den Weg für den Einsatz von Schäumen geringer Dichte an Laseranlagen der kJ PW-Klasse im Rahmen der HED- und ICF-Forschung, aber auch in der Labor-Kernastrophysik mit Lasern. Ziel des aktuellen Vorhabens mit dem Titel "Lasergetriebene MeV-Teilchen- und Strahlungsquellen von hoher Brillanz durch direkte Laser Beschleunigung von Elektronen in Schäumen für die multidisziplinäre Forschung" ist es, unseren Ansatz in zwei Richtungen zu erweitern. Die Erste ist die Etablierung der DLA-Plattform mit Schäumen in Lasersystemen mit großem und unvollkommenem Laserfokus und nahezu relativistischer Intensität, die ICF unterstützen, wie z. B. der ARC-Laser (Advanced Radiographic Capabilities) am NIF. Auf der Grundlage unserer bei PHELIX erzielten Ergebnisse ist das Experiment mit Schäumen am NIF im Rahmen des Discovery Science-Programms für das Jahr 2025 vorgesehen. Die zweite ist die Anwendung von Schäumen bei ultrahohen Laserintensitäten (z. B. ELI- NP) zur effektiven Erzeugung von Isotopen und Neutronen in Kernreaktionen, die durch MeVGammas und Protonen ausgelöst werden Wir sind zuversichtlich, dass dieses Projekt einen Durchbruch bei der Effizienz lasergetriebener Teilchen- und Strahlungsquellen in einem breiten Bereich von Laserparametern ermöglichen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen