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(chǎng)力可能達(dá)到甚至超過(guò)原子核對(duì)電子的庫(kù)倫引力，從而使原子出現(xiàn)離化的現(xiàn)象。如果激光場(chǎng)強(qiáng)度選擇合適，原子中的電子可能會(huì)由于沒(méi)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(chǎng)中時(shí)會(huì)劇烈震蕩，如果電磁場(chǎng)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(kù)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行了模擬，通過(guò)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(chǎng)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(chǎng)中受有質(zhì)動(dòng)力運(yùn)動(dòng)時(shí)的簡(jiǎn)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(zhǎng)度條件下，不同位置處中性原子的加速過(guò)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(zhǎng)度增加，受激中性原子在光場(chǎng)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(guò)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(guò)對(duì)上述一系列模擬結(jié)果的分析，我們發(fā)現(xiàn)延長(zhǎng)激光脈沖長(zhǎng)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