En Route: Laser-Plasma-Elektronenbeschleuniger dernächsten Generation

Die Beschleunigung von Elektronen auf relativistischeEnergien ist von fundamentalem Interesse für diePhysik, insbesondere für die Elementarteilchenphysik.Herkömmliche Beschleuniger stoßen heute aufgrund derlimitierten elektrischen Beschleunigungsfelder anihre Grenzen. In diesem Buch werden verschiedeneMechanismen vorgestellt, mit denen die um vieleGrößnordnungen höheren Felder in fokussiertenHochleistungs-Laserpulsen und in Plasmawellen zurElektronenbeschleunigung ausgenutzt werden können.Dabei "surfen" Elektronen auf einer brechenden,relativistischen und stark nicht-linearenPlasmawelle. Die zeitlichen Dauern der auf dieseWeise erzeugten Elektronenpulse liegen um mindestenseine Größenordnung unterhalb der von mitherkömmlichen Teilchenbeschleunigern realisierbarenPulsdauern und betragen weniger als 5 Femtosekunden(1e-15 Sekunden). Die beschleunigenden elektrischenFelder sind ebenfalls um Größenordnungen höher undkönnen eine Stärke von einigen Teravolt pro Metererreichen. Laser-Plasma-Beschleunigung ist dahereiner der spannendsten und zukunftsträchtigstenThemen heutiger physikalischer Grundlagenforschung.

Autorentext

Bernhard Hidding, Dr. rer. nat., Studium der Physik in Düsseldorf und München. Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Laser- und Plasmpahysik an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Forschungsschwerpunkte: Laser- und Plasmaphysik, Luft- und Raumfahrttechnik. Managing Director der Firma erg concepts, Düsseldorf: Energieforschung

Klappentext

Die Beschleunigung von Elektronen auf relativistische Energien ist von fundamentalem Interesse für die Physik, insbesondere für die Elementarteilchenphysik. Herkömmliche Beschleuniger stoßen heute aufgrund der limitierten elektrischen Beschleunigungsfelder an ihre Grenzen. In diesem Buch werden verschiedene Mechanismen vorgestellt, mit denen die um viele Größnordnungen höheren Felder in fokussierten Hochleistungs-Laserpulsen und in Plasmawellen zur Elektronenbeschleunigung ausgenutzt werden können. Dabei "surfen" Elektronen auf einer brechenden, relativistischen und stark nicht-linearen Plasmawelle. Die zeitlichen Dauern der auf diese Weise erzeugten Elektronenpulse liegen um mindestens eine Größenordnung unterhalb der von mit herkömmlichen Teilchenbeschleunigern realisierbaren Pulsdauern und betragen weniger als 5 Femtosekunden (1e-15 Sekunden). Die beschleunigenden elektrischen Felder sind ebenfalls um Größenordnungen höher und können eine Stärke von einigen Teravolt pro Meter erreichen. Laser-Plasma-Beschleunigung ist daher einer der spannendsten und zukunftsträchtigsten Themen heutiger physikalischer Grundlagenforschung.