我国学者在高亮度极化阿秒电子束研究中取得进展

　　

图 双等离子体尾波实现极化电子束可控注入并保持高极化度，等离子体密度调制将电子束压缩至阿秒尺度。黄球代表电子

　　在国家自然科学基金项目（批准号：U2267204、12022506、12275209、12105217）等资助下，西安交通大学物理学院栗建兴教授团队在高亮度自旋极化阿秒电子源制备方法方面取得进展，首次提出利用激光尾波场加速产生高亮度、自旋极化、阿秒电子源新方案。以“双尾波注入产生高亮度极化阿秒电子束（Generation of ultrabrilliant polarized attosecond electron bunches via dual-wake injection）”为题，于2024年1月23日在线发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）期刊，论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.045001。

　　高亮度、超短脉冲的自旋极化电子源在粒子物理、核物理以及材料物理等领域中具有广泛应用前景。激光尾波场加速（LWFA）是一种新型的电子加速方案，具有超高加速梯度、超高流强和超短时间脉冲等独特优势。近年来利用LWFA和预极化气体靶相互作用产生自旋极化电子束，成为了激光等离子体加速领域国际前沿课题之一。然而，通常的LWFA方案无法兼顾电子束高亮度和高极化度。

　　针对这一关键科学问题，栗建兴教授研究团队提出利用径向偏振激光驱动的双等离子体尾波注入机制实现极化电子束的可控注入，并产生具有超高亮度的极化阿秒电子束。在该方案当中，当径向偏振激光脉冲长度与等离子体空泡形成时间相当时，可以激发激光场调制的双尾波场，从而促使预极化电子在亚光周期注入。通过控制初始等离子体密度，电子束在激光和尾波的叠加场中被调制成高亮度阿秒电子束，并且双尾波注入可以促使鞘层电子集体自旋进动且保留横向自旋极化。这项研究为利用LWFA产生高品质极化电子源提供了一种解决方案，同时也为实现极化阿秒电子束在超快电子成像和相干辐射源等领域的应用提供了理论依据。