Предложено использовать мультипетаваттные многопучковые системы, воспроизводящие дипольную волну электрической конфигурации, для максимизации электрического поля в области взаимодействия и энергии ускоренных частиц. Пробой вакуума в полях такой конфигурации приводит к формированию пучков ускоренных до нескольких ГэВ электронов и позитронов. Показано, что при использовании 12 лазерных импульсов длительностью 30 фс и полной мощностью 36 ПВт суммарный заряд ускоренных электронов (позитронов) может достигать 250 - 270 нКл, а заряд частиц с энергией больше 1 ГэВ - превышать 1 нКл. Продемонстрировано, что электродипольная структура полей позволяет получить экстремально узкое (несколько мрад) распределение частиц по полярному углу, отсчитываемому от оси симметрии поля. Также показано, что распределение частиц по азимутальному углу может использоваться для диагностики режимов взаимодействия при пробое вакуума. Полученные результаты могут быть полезны при подготовке экспериментов на перспективной лазерной системе XCELS.
We proposed to use multipetawatt multibeam systems that reproduce a dipole wave of the electric configuration to maximise the electric field in the interaction region and the energy of accelerated particles. The breakdown of vacuum in fields of this configuration leads to the formation of beams of electrons and positrons accelerated to several GeV. It is shown that when use is made of 12 laser pulses with a duration of 30 fs and a total power of 36 PW, the total charge of accelerated electrons (positrons) can reach 250-270 nC, and the charge of particles with energies above 1 GeV can exceed 1 nC. It is demonstrated that the electric dipole structure of the fields makes it possible to obtain an extremely narrow (several mrad) distribution of particles over the polar angle measured from the field symmetry axis. It is also shown that the distribution of particles over the azimuthal angle can be used to diagnose interaction regimes during vacuum breakdown. The obtained results can be useful in preparing experiments on the promising XCELS laser system.

Рассмотрена проблема учета радиационных потерь при описании динамики заряженной частицы в электромагнитных полях. Решение этой фундаментальной проблемы становится все более востребованным в свете создания сверхсильных лазеров. Поскольку генерация излучения заряженной частицей зависит как от величин полей, в которых она двигается, так и от их структуры, то разрабатываемые мультипетаваттные многопучковые лазерные системы, такие как XCELS, могут открыть уникальные пути решения этой проблемы. В настоящей работе предлагается один из таких путей, основанный на использовании магнитодипольной конфигурации поля, формируемой несколькими лазерными импульсами. С помощью численного моделирования мы показываем, что при облучении твердотельной мишени в виде нанопровода несколькими петаваттными лазерными импульсами, максимизирующими магнитное поле в фокусе, может возникать режим аномального радиационного захвата. Формируемые распределения ускоренных электронов и генерируемых гамма-фотонов в этом режиме имеют отличительные свойства, на основе которых можно экспериментально определить применимость различных теоретических подходов к описанию радиационных потерь.
We consider the problem of taking into account radiation losses in describing the dynamics of a charged particle in electromagnetic fields. The solution of this fundamental problem is becoming more and more in demand due to the development of ultra-high-power lasers. Since the generation of radiation by a charged particle depends both on the magnitude of the fields in which it moves and on their structure, the developed multipetawatt multibeam laser systems, such as XCELS, can open up unique ways to solve this problem. In the present work, one of such ways is proposed, based on the use of a magnetic dipole field configuration formed by several laser pulses. Using numerical simulations, we show that when a solid target in the form of a nanowire is irradiated with several petawatt laser pulses that maximise the magnetic field at the focus, there appears an anomalous radiative capture regime. The generated distributions of accelerated electrons and generated gamma photons in this regimes have distinctive properties, on the basis of which it is possible to experimentally determine the applicability of various theoretical approaches to the description of radiation losses.