Wed, 04 Aug 2021RO Ro  EN En    
 
PNCDI3
 
 
Lista de proiecte » Procese neperturbative in campuri intense QED

Procese neperturbative in campuri intense QED
www.nipne.ro/proiecte/pn3/38-proiecte.html


Acronim: ProQED
Autoritatea contractanta: Institutul de Fizica Atomica (IFA)
Numar / Data contract: ELI-06 / 2020-10-16
Program: PN-III-P5/Subprogramul 5.1
Director proiect: Dr. Mircea Pentia
Parteneri:
Data incepere / finalizare proiect: 2020-10-16 / 2023-10-15
Valoarea proiectului: 752321 RON
Rezumat: Proiectul vizeaza studiul fenomenelor nelineare produse in vacuumul cuantic, folosind laserii de putere inalta de 10 PW de la infrastructura ELI-NP. Vom studia diversele posibilitati de realizare a conditiilor de producere de fotoni γ, care prin interactia cu perechile virtuale e+e- din vacuumul cuantic sa poate furniza suficienta energie pentru a le transforma in perechi reale, posibil de detectat si masurat.
Conform cu prevederile de Electrodinamica Cuantica (QED), materia poate fi creata cu ajutorul campurilor electrice si magnetice foarte puternice. Efectul a fost descris teoretic de catre J. Schwinger (Efectul Schwinger) in 1951 [1]. Dar producerea de perechi e+e- necesita un camp electric stationar foarte puternic, de valoarea ES = 1.3 1016 V/cm. Pentru un camp EM aceasta implica o intensitate (I ~ E2) IS = 2.3 1029 W/cm2. Din pacate aceaste valoari insa sunt semnificativ mai ridicate decat valorile posibil de atins experimental in conditiile actuale. Exista insa o serie de propuneri de mecanisme ce permit catalizarea producerii de perechi e+e- cu pulsuri laser de intensitati mai mici, cum ar fi la ELI-NP (I ~ 1022 W/cm2) [2-4]. Acestea au in vedere inclusiv cresterea relativista a componentei transversale a campului electric pentru o particula incarcata aflata in miscare cu viteza relativista. Ca atare, vom putea studia, in vederea propunerii unor lucrari experimentale la ELI-NP, a diverselor mecanisme de producere de perechi Schwinger in interactii cu vacuumul fizic.
In final se va elabora "Letter of Intent" pentru realizarea unui ansamblu experimental ce va fi montat si pus in functiune in sala E6 a ELI-NP, pentru testarea experimentala a unor prevederi QED neperturbative.

Obiective:
  • Primul obiectiv al proiectului consta in formarea unei echipe puternice in abordarea teoretica si experimentala in studiul efectelor neperturbative de Electrodinamica Cuantica
  • Al doilea obiectiv major al proiectului consta in stabilirea posibilelor scheme experimentale de avut in vedere:
    1. Prima schema foloseste doua impulsuri laser de sens contrar, focalizate pe o tinta gazoasa. Din interactie rezulta fotoni gamma cu intensitate ridicata si perechi electron-pozitron
    2. A doua schema foloseste doua pulsuri laser de 10 PW polarizate eliptic, incidente pe o tinta subtire de carbon. Electronii produsi sunt accelerati de presiunea wakefield a radiatiei laser si interactioneaza cu celalalt puls laser de intensitate ridicata. Aceasta configuratie permite imprastierea inversa Compton avand ca rezultat emisii intense de fotoni gamma
    3. A treia schema posibila va inlocui al doilea puls laser de 10 PW cu pulsul reflectat al primului puls. Acest prim puls laser, trece intai prin plasma si este reflectat de o oglinda iar apoi interactioneaza cu grupul de electroni de energie inalta si genereaza game si pozitroni
    4. A patra schema presupune doua pulsuri laser polarizate liniar, incidente pe o folie subtire de Al, din ambele parti. Se estimeaza ca aproximativ 20% din energia laserului se va converti intr-un burst de fotoni gamma cu un flux > 1014 s-1. Eficienta de conversie in game in cazul iradierii pe ambele laturi ar fi de trei ori mai mare decat in cazul iradierii pe o singura parte, de un singur puls laser. Plasma de electroni-pozitroni generata cu asemenea pulsuri laser ar fi de opt ori mai densa comparativ cu iradierea de catre un singur puls laser
    5. A cincea schema posibila foloseste cele doua lasere de 10 PW avand o incidenta oblica pe o tinta solida. Se prevede o producere de positron bunch supra-dens (~ 1022 cm-3), cu un randament ridicat (3 x 1010). Un asemenea randament de pozitroni este de 50 de ori mai mare decat cel produs cu un singur laser de aceeasi putere


    ETAPELE PROIECTULUI SI DATELE DE PREDARE

    REZULTATE
    ARTICOLE PUBLICATE
    ECHIPA DE CERCETARE SI GRADUL DE IMPLICARE AL TINERILOR CERCETATORI


    Inapoi la Lista de proiecte
    English version of the project EN   
     
    Address: Str. Reactorului no.30, P.O.BOX MG-6, Bucharest - Magurele, ROMANIA
    Tel: +(4021) 404.23.00, Fax: +(4021) 457.44.40
    2021 IFIN-HH. All rights reserved.