Gamma Rays at SPARC/X Produzione di raggi X a 500 KeV a SPARC Problema degli effetti quantistici Raggi gamma a 12.5 MeV a SPARX Grazie a Cesare Maroli, Luca Serafini, Luca Giannessi e Cristina Vaccarezza che mi ha fornito i fasci ufficiali di SPARC/SPARX

SPARC beamline at 150 MeV for production of X rays at about 500 KeV Laser parameters: Lamda=0.8 mm Energy=5J Waist(diam)=15 mm Temp. Duration=6ps

Electron beam (grazie a Cristina!!) Electron transverse width Electron beam in the focal spot: s_x=s_y=10 um Emit.=1.57/1.41 mm mrad Energy= 150 MeV En. spread=0.08 MeV Charge = 1 nC

Numero di fotoni /eV/sec=105 Dependence of photon number and bandwidth on accept. angle X rays spectra at various acceptance angles Numero di fotoni /eV/sec=105

Effetti quantistici di recoil Trattazione classica lineare alla Thomson: urto elastico energia cinetica e momento dell’elettrone si conservano

Trattazione alla Compton: urto anelastico l’energia cinetica dell’elettrone non si conserva <<λL Compton >λL Doeppler

γ=1500 λC/ λD=1.2 10-2 λD λC

β β0 + termini classici non lineari β?

Possibili modelli per tenere conto degli effetti quantistici Sezione d’urto di Klein-Nishina ed integrazione sulle 12 coordinate delle distribuzioni di elettroni e fotoni laser (MonteCarlo) Problema: mappare il campo laser con una distribuzione di fotoni (distribuzione di Wigner? ignoranza completa di tutti gli elettronici quantistici con cui ho parlato) Valutare l’intera traiettoria degli elettroni con un modello di elettrone classico (equazione di Abraham-Lorentz-Dirac) in cui il recoil è descritto da termini di tipo x tre punti ed inserire la traiettoria nella formula di radiazione. Problemi: l’effetto quantistico verrebbe attribuito all’autoforza dell’elettrone che non contiene spontaneamente la costante di Plank h. Il termine aggiunto andrebbe poi calibrato in modo da riprodurre quantitativamente lo shift di momento hk. Reazioni negative della comunità quantistica quando si parla di elettrone classico. Utilizzo di modelli quantistici (equazione di Schroedinger, eq. di Dirac, teoria dei campi). Problemi: multiparticelle, difficoltà matematiche, concettuali e numeriche Altri problemi: effetti non lineari, uscita di risonanza dell’elettrone dopo il primo urto che allarga lo spettro.

Production of 13 MeV gamma rays Electron beam: Emittance=0.7 mm mrad, s_x=7mm, s_y=16mm Energy= 750 MeV Energy spread=0,225 MeV Charge =1 nC Laser parameters Energy 5J Waist(diam)=10 mm Temp. Dur.= 6ps Spectrum for Acceptance angle=100mrad with (red) and without(blue) quantum effects

0,6% Total photon number=1.34 108 Bandwidth=2,1% Focalizzando meglio il fascio, a metà dei sigma Total photon number=5.24 108 Numero fotoni /eV/sec=1,92 104