Modelling of superradiation processes driven by an ultra-short bunch of charged particles moving through a plasma

Abstract

The specific features of the superradiation processes excited by an ultra-short 1D monoenergetic bunch of charged particles, which moves through a plasma, are examined. When the size of the bunch is less then the wavelength of the excited plasma oscillations, the spontaneous bunch reshaping takes place. As a result, the bunch excites a wakefield with maximum possible amplitude, which twice as much the amplitude of the wakefield driven by an extended bunch with the same number of particles. The domains of maximum amplitude keep in time their location in the laboratory frame of reference.

Розглянуто особливості процесів супервипромінювання коротких одномірних моноенергетичних згустків заряджених частинок, що рухаються у плазмі. При розмірах згустка менших за довжину хвилі, що збуджується, в великій області позаду згустка формується кільватерний слід з максимально можливою амплітудою коливань. При цьому відбувається профілювання згустка, що забезпечує його ефективне випромінювання. Області максимуму амплітуди коливань локалізовані там, де вони були сформовані згустками частинок, що рухаються в лабораторній системі відліку.

Рассмотрены особенности режимов сверхизлучения коротких одномерных моноэнергетических сгустков заряженных частиц, распространяющихся в плазме. При размерах сгустка меньше длины волны излучаемых колебаний происходит самопроизвольное профилирование сгустка, в результате которого в обширной области за сгустком формируется кильватерный след с максимально возможной амплитудой поля, в два раза превышающей предельно достижимые амплитуды поля в случае протяженных сгустков с тем же числом частиц. Области максимума поля, возбуждаемые движущимися сгустками частиц в лабораторной системе отсчета, локализованы в месте их образования.