我國學者在高亮度極化阿秒電子束研究中取得進展

圖 雙等離子體尾波實現極化電子束可控注入并保持高極化度，等離子體密度調制將電子束壓縮至阿秒尺度。黃球代表電子

　　在國家自然科學基金項目（批準號：U2267204、12022506、12275209、12105217）等資助下，西安交通大學物理學院栗建興教授團隊在高亮度自旋極化阿秒電子源制備方法方面取得進展，首次提出利用激光尾波場加速產生高亮度、自旋極化、阿秒電子源新方案。以“雙尾波注入產生高亮度極化阿秒電子束（Generation of ultrabrilliant polarized attosecond electron bunches via dual-wake injection）”為題，于2024年1月23日在線發表于《物理評論快報》（Physical Review Letters）期刊，論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.045001。

　　高亮度、超短脈沖的自旋極化電子源在粒子物理、核物理以及材料物理等領域中具有廣泛應用前景。激光尾波場加速（LWFA）是一種新型的電子加速方案，具有超高加速梯度、超高流強和超短時間脈沖等獨特優勢。近年來利用LWFA和預極化氣體靶相互作用產生自旋極化電子束，成為了激光等離子體加速領域國際前沿課題之一。然而，通常的LWFA方案無法兼顧電子束高亮度和高極化度。

　　針對這一關鍵科學問題，栗建興教授研究團隊提出利用徑向偏振激光驅動的雙等離子體尾波注入機制實現極化電子束的可控注入，并產生具有超高亮度的極化阿秒電子束。在該方案當中，當徑向偏振激光脈沖長度與等離子體空泡形成時間相當時，可以激發激光場調制的雙尾波場，從而促使預極化電子在亞光周期注入。通過控制初始等離子體密度，電子束在激光和尾波的疊加場中被調制成高亮度阿秒電子束，并且雙尾波注入可以促使鞘層電子集體自旋進動且保留橫向自旋極化。這項研究為利用LWFA產生高品質極化電子源提供了一種解決方案，同時也為實現極化阿秒電子束在超快電子成像和相干輻射源等領域的應用提供了理論依據。