真空激光加速中性粒子研究.pdf

1、Neutralparticleaccelerationbylaserpulseinvacuum真空激光加速中性粒子研究學(xué)生：蔡培指導(dǎo)教師：王平曉副教授聯(lián)系方式：wpx@fudaneducn09210200005@fudaneducn摘要當(dāng)我們用強(qiáng)度比較大的激光輻照在原子上時(shí)，激光對(duì)原子中的電子產(chǎn)生的電場力可能達(dá)到甚至超過原子核對(duì)電子的庫倫引力，從而使原子出現(xiàn)離化的現(xiàn)象。如果激光場強(qiáng)度選擇合適，原子中的電子可能會(huì)由于沒有獲得足夠的能量，從

2、而出現(xiàn)不成功隧穿，產(chǎn)生里德堡態(tài)原子。里德堡態(tài)原子整體對(duì)外不顯電性，但是由于其內(nèi)部電子處于較高的激發(fā)態(tài)，電子離核的距離較遠(yuǎn)，當(dāng)它處于電磁場中時(shí)會(huì)劇烈震蕩，如果電磁場有一定梯度分布，這種震蕩對(duì)電子的時(shí)間平均的作用力就是所謂的有質(zhì)動(dòng)力力，使整個(gè)原子在電子的庫侖力牽引下獲得加速。我們首先采用直接電磁力作用和有質(zhì)動(dòng)力作用兩種途徑，對(duì)帶電粒子在激光場中的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行了模擬，通過對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的比較，討論了有質(zhì)動(dòng)力模型計(jì)算的有效性。接著，我們對(duì)原

3、子在激光場中受有質(zhì)動(dòng)力作用的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，給出了受激中性原子在激光場中受有質(zhì)動(dòng)力運(yùn)動(dòng)時(shí)的簡單處理方法。我們?cè)敿?xì)整理并推導(dǎo)了受激中性原子可以獲得的最大速度表達(dá)式，根據(jù)速度表達(dá)式得出了激光束腰處一定范圍內(nèi)的中性原子可以獲得的最終速度分布圖，我們可以很直觀地看到原子可以獲得最好加速效果的位置。然后，我們模擬了不同激光脈沖長度條件下，不同位置處中性原子的加速過程，結(jié)果表明，處于徑向束腰一半的位置原子受有質(zhì)動(dòng)力力最大，可以獲得最好的加速效果，

4、隨著脈沖長度增加，受激中性原子在光場中獲得的徑向最大速度不斷增大。我們接著采用不同腰寬的高斯光束模擬了中性原子加速過程，發(fā)現(xiàn)最大出射速度沿激光傳輸方向Z軸的分布峰值隨著激光腰寬的減小而變窄。隨后，我們利用別人理論分析得到的最大速度公式計(jì)算了對(duì)不同腰寬的激光受激中性原子在徑向的最大出射速度，計(jì)算結(jié)果和我們模擬的結(jié)果幾乎一樣。通過對(duì)上述一系列模擬結(jié)果的分析，我們發(fā)現(xiàn)延長激光脈沖長度和減小激光腰寬都可以增大受激中性原子在徑向的最大出射速度。本