Interactiuni atomice in campuri supercritice: investigatii teoretice si experimentale pentru FAIR-SPARC

Descrierea proiectului

 

Prezentul proiect statuteaza colaborarea stiintifica intre trei institute partenere, fiecare dintre ele fiind membru al grupurilor de lucru din SPARC. Proiectul are urmatoarele obiective majore, cu activitati specifice, in sprijinul viitoarelor experimente propuse la FAIR.

Obiectivul 1. Dezvoltarea de tehnici efective de producere de fascicule de electroni. Studiul mecanismelor fundamentale care guverneaza accelerarea lor. Grupul de cercetare din INFLPR colaboreaza in SPARC pe pachetele de lucru 1.2 si 3.11 (Laser/ Interactie cu Ioni) si doreste sa contribuie la noi provocari aparute in cercetarea interactiunilor laser-plasma pentru producere de electroni in fascicule accelerate si intense. In cadrul acestui obiectiv se propune studiul interactiunii laser-plasma in regimul apropiat densitatii critice pentru obtinerea unui numar mare de electroni accelerati. Aceasta se poate obtine fie prin crearea unei pre-plasme in apropierea suprafetei solidului sau utilizarea unei ‚foite explozibile’ care se transforma in plasma cu un pre-puls laser. Lucrari teoretice vor fi de asemenea efectuate in sprijinul atingerii acestui obiectiv.

Obiectivul 2. Dezvoltarea de experimente de laseri X si modelari teoretice pentru generarea de armonice inalte. Experimentele planificate la HESR vor combina un fascicul de laser x, cu lungime de unda convenabila, si deplasarea Doppler a ionilor stocati si accelerati, pentru spectroscopia ionilor grei din secventa Li-like. Acest tip de experiment, reprezinta un test critic al teoriei de structura atomica, care va conduce la stabilirea unei metode absolute pentru masuratori de despicare pe structura fina a nivelelor de energie a ionilor grei, de sarcina Z mare. Proiectul de fata propune sa contribuie prin experimente si modelari teoretice, incluzand obtinere de date atomice pentru ioni ai elementelor grele din secventa Li-like, experimente si simulari de interactiune laser-plasma pentru laserii X dezvoltati la INFLPR.

Obiectivul 3. Studiul imprastierii inelastice electron-hidrogen aflat in stare excitata in camp laser. ISS (P2) este responsabil pentru realizarea acestui obiectiv ce este in conexiune cu munca depusa de grupurile de lucru din SPARC “Laser/Ion Interaction and Theory (WP 1.2)“ si “Atomic Structure/Collision Dynamics”. Activitatile partenerului ISS (P) au scopul de a contribui la noi descoperiri in domeniul imprastierii electron-atom in camp laser. Vom investiga teoretic imprastierea inelastica a electronilor pe atomi excitati de hidrogen intr-un camp laser linear polarizat. Ne vom concentra pe electroni proiectil cu energie inalta si in particular vom presupune ca atomii de hidrogen se afla initial in statea excitata 2s. Va fi dedusa o solutie analitica pentru sectiunea diferentiala de imprastiere.

Obiectivul 4. Evaluarea performantelor de detectie pentru ioni relativisti, cu sarcina mare, a unui detector bazat pe diamant, segmentat si compatibil pentru utilizare in vid.. Proiectul propune realizarea unui prototip de detector bazat pe diamant, proiectarea si realizarea unui dispozituv dedicat testelor de laborator (cu surse radioactive) si evaluarea in fascicul de ioni (inclusiv particule alfa) a performantelor de detectie. Principalele caracteristici ale dispozitivului sunt: rezolutia moderata in pozitie (500 - 300 micrometri), capacitatea de a lucra la rate mari de masura (pana la 1MHz, integral), o eficienta de detectie ridicata si stabila. Vor fi investigate prin metode adecvate, dispozitive cu una sau doua fete segmentate, in scopul atingerii unui raport optim intre performanta si costuri.