We investigate the effect of laser polarization on spatial and momentum distribution of back-reflected e−e+ pairs from the collision of an intense laser pulse (I = 5 × 1022 W cm−2) with a counter-propagating 5 GeV electron beam. During the pair production, a significant amount of particles (106–107) are ejected in the opposite direction of the incoming electron beam (back-reflected), they are trapped by and co-propagate with the laser beam, gaining energy up to the GeV level. From our multi-dimensional particle-in-cell studies, we observe that laser polarization affects the angular distribution of these particles: a linearly polarized pulse produces two transversely separated particle jets, while a circular one leads to the formation of a radially symmetric cone-shaped emission. The results presented here add insights for future experiments performed at multi-PW laser facilities.
我々は、高強度レーザーパルス（I = 5 × 10^22 W cm^-2）と対向伝播する5 GeV電子ビームの衝突から生じる後方反射電子陽電子対の空間および運動量分布に対するレーザー偏光の影響を調査する。対生成の過程で、相当数の粒子（10^6–10^7個）が入射電子ビームの反対方向（後方反射）に放出され、これらはレーザーパルスに捕捉されて共伝播し、GeVオーダーのエネルギーまで加速される。我々の多次元粒子シミュレーション研究から、レーザー偏光がこれらの粒子の角度分布に影響を及ぼすことが観測される：直線偏光パルスは横方向に分離した2つの粒子ジェットを生成する一方、円偏光パルスは動径方向に対称な円錐状の放出パターンを形成する。ここで提示する結果は、多PWレーザー施設での将来の実験に対する新たな知見を与えるものである。