Ultrarelativistické efekty

Pro vysoké intenzity laserového záření interagujícího s plazmatem přestává platit klasický popis pohybu částic a je třeba zohlednit relativistické efekty a samovyzařování částic.


Obr. 1: Kvantitativní vliv síly reakce záření na pohyb elektronu.

Při urychlování nabité částice (elektronu) v elektromagnetickém poli dochází k reakci záření, kdy elektron ztrácí svoji energii v důsledku vyzařování. Tato reakce záření je u slabých elektromagnetických polí malá, a proto bývá zanedbávána. Avšak v případě silného elektromagnetického pole má reakce záření již značný vliv na pohyb elektronu. Proto s nástupem laserů, jejichž intenzita dosahuje řádu 1022 W/cm2, je nutné při interakci elektronu s velmi silným laserovým pulsem uvažovat i vliv síly reakce záření na pohyb elektronu. V relativistickém případě je tento pohyb popsán Lorentz-Abraham-Diracovou rovnicí.


Obr. 2: Kvalitativní vliv síly reakce záření na pohyb elektronu.

Síla reakce záření má na pohyb nabité částice (elektronu) kromě kvantitativního vlivu, kdy dochází ke ztrátě energie v důsledky vyzařování (Obr. 1), i vliv kvalitativní (Obr.2), při kterém dochází ke změně trajektorie elektronu. Zde uvedená simulace znázorňuje situaci, kdy se elektron pohybuje proti laserovému pulsu postupujícímu z levé strany, neboť v tomto případě dochází k nejvýraznějšímu projevu síly reakce záření. Pro velmi silné laserové pulsy dochází při interakci i ke změně směru postupu elektronu. V takovémto případě je směr pohybu elektronu dočasně shodný se směrem postupu rovinné laserové vlny.

 

(úvodní obrázek byl převzat a více o tématu se dozvíte v: G. Mourou et al. Rev. Mod. Phys . 78, p. 309 (2006))