Rayon gamma attoseconde ultralangue provenant de l'irradiation d'un film solide avec une impulsion laser en vortex sur mesure

Résumé Des sources de lumière attoseconde intenses sont requises pour étudier la dynamique électronique ultrarapide, comme celle des molécules et des atomes, etc. Cependant, jusqu'à présent, l'énergie des photons réalisable reste au niveau des keV, limitant ainsi leur champ d'application. Par exemple, l'exploration de la dynamique intranucléaire nécessite des énergies de photons dans le régime des rayons gamma. Nous proposons ici un schéma pour générer des impulsions de rayons gamma attoseconde intenses en irradiant un mince film à densité solide avec un laser en vortex intense. Dans l'interaction, les électrons du film entraînés par le laser sont accélérés de manière différentielle au sein d'un champ d'un quart d'onde et deviennent hautement groupés. Des simulations tridimensionnelles de particules dans une cellule montrent qu'ils peuvent efficacement (avec une efficacité de conversion d'énergie de ∼ 30 %) émettre des rayons gamma ultracourts (∼ 400 as), à haut flux (> 10^10 photons par impulsion), et ultrabright (jusqu'à 10^27 photons s⁻¹ mm⁻² mrad⁻² pour une largeur de bande de 0,1 % à une énergie de photon de 1 MeV). Avec un laser à rayons X, le schéma peut même produire des impulsions de rayons gamma isolées et lumineuses sub-attoseconde, utiles pour la spectroscopie nucléaire résolue dans le temps et de nombreux autres domaines.