Laser-driven high-energy proton beams from cascaded acceleration regimes

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Tim Ziegler - , Professur für Strahlenphysik (gB/HZDR), Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Ilja Göthel - , Fakultät Physik, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Stefan Assenbaum - , Fakultät Physik, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Constantin Bernert - , Fakultät Physik, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Florian Emanuel Brack - , Fakultät Physik, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Thomas E. Cowan - , Professur für Strahlenphysik (gB/HZDR), Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Nicholas P. Dover - , National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology, Imperial College London (Autor:in)
  • Lennart Gaus - , Fakultät Physik, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Thomas Kluge - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • Stephan Kraft - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • Florian Kroll - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • Josefine Metzkes-Ng - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • Mamiko Nishiuchi - , National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (Autor:in)
  • Irene Prencipe - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • Thomas Püschel - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • Martin Rehwald - , Fakultät Physik, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Marvin Reimold - , Fakultät Physik, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Hans Peter Schlenvoigt - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • Marvin E.P. Umlandt - , Fakultät Physik, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Milenko Vescovi - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • Ulrich Schramm - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Karl Zeil - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)

Abstract

Laser-driven ion accelerators can deliver high-energy, high-peak current beams and are thus attracting attention as a compact alternative to conventional accelerators. However, achieving sufficiently high energy levels suitable for applications such as radiation therapy remains a challenge for laser-driven ion accelerators. Here we generate proton beams with a spectrally separated high-energy component of up to 150 MeV by irradiating solid-density plastic foil targets with ultrashort laser pulses from a repetitive petawatt laser. The preceding laser light heats the target, leading to the onset of relativistically induced transparency upon main pulse arrival. The laser peak then penetrates the initially opaque target and triggers proton acceleration through a cascade of different mechanisms, as revealed by three-dimensional particle-in-cell simulations. The transparency of the target can be used to identify the high-performance domain, making it a suitable feedback parameter for automated laser and target optimization to enhance stability of plasma accelerators in the future.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)1211-1216
Seitenumfang6
FachzeitschriftNature physics
Jahrgang20
Ausgabenummer7
PublikationsstatusVeröffentlicht - Juli 2024
Peer-Review-StatusJa

Schlagworte

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