| 톰슨산란 실험 및 이론 연구 성과 | ||
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 최근, 상하이교통대학 특별 연구원 천민(陳民) 등은 미국 네브래스카대학교 링컨캠퍼스(University of Nebraska-Lincoln) 연구 인원과 공동으로 고차원 전광 비선형 톰슨산란 실험 및 이론 연구 과정에서 중요한 성과를 확보하였다. 연구팀은 최초로 500개에 달하는 광자가 동시에 단전자(Single electron)와의 톰슨산란 현상을 관찰하였으며 에너지가 20 MeV를 초과하는 감마 광자 복사를 획득하였다. 관련된 연구 성과는 “Nature Photonics”에 온라인으로 게재되었다. 광자와 전자의 탄성산란을 톰슨산란이라고 부르는데 이는 고전 전기역학의 기본 문제이지만 최근에 와서야 극초단 초강력 레이저 기술 및 레이저 웨이크필드 가속(Laser wakefield acceleration) 기술의 발전으로 실험실에서 고차원 다광자 비선형 톰슨산란 연구가 가능하게 되었다. 연구팀은 실험과정에서 한다발의 레이저 코다파(Coda wave)를 가속시킨 후 해당 전자빔을 다른 한 고강도 레이저빔과 펨토초 및 마이크로미터급 시공간 범위에서 동기화 정면충돌을 진행하여 고차원 비선형 톰슨산란을 생성하였다. 연구팀은 수치 시뮬레이션을 통하여 전자빔 스폿(Electron beam spot) 및 레이저 강도 분포 효과를 연구하였으며 실험으로 측정한 원거리 장(field) 복사의 능형(Rhomboid) 분포를 해석하였다. 또한 이론적 시뮬레이션으로 주파수 스펙트럼을 재현하여 임계 복사 주파수를 확정하였다. 해당 데이터는 단전자와 500개 적외선 광자의 산란이 동시에 발생되었음을 의미하며 이는 기존의 비선형 톰슨산란 실험에 비하여 2개 수량급이 높다. 이론적 시뮬레이션 결과, 실제 과정에서 1,300개에 달하는 광자와 전자의 산란이 동시에 발생된 것으로 예측된다. 상술한 실험 및 이론적 시뮬레이션 결과는 기존의 단전자 비선형 톰슨산란 이론에 실험적 검증을 제공하였을 뿐만 아니라 전자빔과 초강력 레이저빔이 산란되는 새로운 특성을 해석함으로써 향후 아토초 고에너지 감마선원 연구 그리고 제트류 X선 생성, 초신성 잔해, 항성 성운 플라스마 가열, 광학 핵물리 등 관련 천체물리 연구에 기반을 제공할 것으로 전망된다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/7/381425.shtm |
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