中科院上海光學(xué)精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研究團隊提出了一種基于尾場空泡加速的自旋過濾器，利用該方案有望實現(xiàn)全光驅(qū)動的緊湊高能極化電子源。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《應(yīng)用物理評論》。

高能極化電子束被廣泛應(yīng)用于高能物理（粒子對撞機）、核物理、材料物理等領(lǐng)域，然而產(chǎn)生這樣的電子束一般依賴于龐大、造價高昂的傳統(tǒng)加速器。激光尾場加速具有超高的加速梯度，國際上過去十多年在電子能量、品質(zhì)的提升方面取得了顯著進(jìn)展，但極化粒子產(chǎn)生方面的研究幾近于無。

該研究團隊獨立發(fā)展了包含自旋效應(yīng)的粒子模擬方法，開展激光極化粒子加速研究。研究發(fā)現(xiàn)，激光尾場電子加速過程中，注入電子產(chǎn)生的磁場使電子自旋發(fā)生進(jìn)動，由于每個電子的注入位置、磁場方向與強度均不相同，自旋進(jìn)動無法同步，從而使電子束發(fā)生退極化現(xiàn)象。進(jìn)一步研究表明，對于橫向預(yù)極化的等離子體靶，電子束的自旋進(jìn)動與其在相空間的位置是相關(guān)的，在特定的相空間區(qū)域電子的自旋進(jìn)動受到顯著抑制。同時，研究人員設(shè)計了一種X型過濾器，置于加速完成的電子束之后，過濾掉進(jìn)動顯著的電子，留下相空間中高極化率部分。該設(shè)計方案可以使得電子束極化率由最初的35%左右提升至80%以上。

此外，研究人員通過大量三維模擬對該自旋濾波器的性能進(jìn)行了標(biāo)定，并對該方案在不完美實驗條件下的穩(wěn)定性進(jìn)行了討論說明。

“利用該方案產(chǎn)生的高能極化粒子束未來可用于正負(fù)電子對撞機的束流源?！睂＜冶硎?，這項研究工作突破了先前利用尾場加速預(yù)極化電子加速的驅(qū)動源、等離子體源參數(shù)限制。（來源：中國科學(xué)報 黃辛）