Coherent radiation of electrons interacting with intense laser pulses
Project goals
We will investigate coherence effects in the radiation emission of an electron bunch interacting with a strong laser field within the full quantum regime, where not only recoil effects in the emission are taken into account but also the collective quantum properties of the incoming multi-electron bunch. The emission energy spectra will be computed analytically and numerically accounting for the emission of several photons. We expect that the shape of the spectra, especially at low frequencies, will be significantly affected by coherence effects, as compared to the spectra available in the literature, which do not include such effects. Moreover, working in the full quantum realm will enable us to ascertain how to enhance coherence effects in the frequency domain beyond the x-ray regime and ultimately ascertain the feasibility of realizing a gamma-ray free electron laser. The experimental validation of our theoretical predictions will be performed at the ELI Beamlines laser facility in the Czech Republic using the PW-scale L3 laser and the multi-PW L4 laser.
Keywords
ultraintense fieldsnonlinear Compton scatteringcoherencenumerical simulationslaser
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
—
Call for proposals
—
Main participants
Extreme Light Infrastructure ERIC (ELI ERIC)
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
24-14395L
Alternative language
Project name in Czech
Koherentní záření elektronů při interakci s intenzivními laserovými pulzy
Annotation in Czech
Budeme zkoumat koherenční jevy ve vyzařování svazku elektronů interagujících se silným laserovým polem v plně kvantovém režimu, kde jsou brány v úvahu nejen efekty zpětného rázu, ale také kolektivní kvantové vlastnosti elektronového svazku obsahujícího velké množství částic. Energetická spektra vyzářených fotonů budou vypočítána analyticky a numericky s uvažováním procesů emise několika fotonů. Očekáváme, že tvar spekter, zejména v nízkofrekvenční části, bude významně ovlivněn koherenčními jevy ve srovnání se spektry dostupnými v literatuře, která takové jevy nezahrnují. Výpočty se zahrnutím plného kvantového přístupu nám navíc umožní zjistit, jak zesílit koherenční jevy ve frekvenční oblasti za hranicí rentgenového záření, a posoudit možnost realizace laseru s volnými elektrony v oblasti gama záření. Experimentální ověření našich teoretických předpovědí bude provedeno na laserovém zařízení ELI Beamlines v České republice pomocí petawatového laseru L3 a několikapetawatového laseru L4.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10305 - Fluids and plasma physics (including surface physics)
OECD FORD - secondary branch
10303 - Particles and field physics
OECD FORD - another secondary branch
—
BF - Elementary particle theory and high energy physics
BK - Liquid mechanics
BL - Plasma physics and discharge through gases
Solution timeline
Realization period - beginning
Jul 1, 2024
Realization period - end
Dec 31, 2027
Project status
B - Running multi-year project
Latest support payment
Jul 24, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GF-R
Data delivery date
Mar 14, 2025
Finance
Total approved costs
8,517 thou. CZK
Public financial support
6,889 thou. CZK
Other public sources
1,628 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
8 517 CZK thou.
Public support
6 889 CZK thou.
80%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Fluids and plasma physics (including surface physics)
Solution period
01. 07. 2024 - 31. 12. 2027