We report on experimental evidence of the generation of directional muons from a laser-wakefield accelerator driven by a PW-class laser. The muons were generated following the interaction of a GeV-scale high-charge electron beam with a 2 cm-thick Pb target and were detected using a Timepix3 detector placed behind a suitable shielding configuration. Data analysis indicates a % confidence of muon detection over noise, in excellent agreement with numerical modelling. Extrapolation of the experimental setup to higher electron energies and charges suggests the potential to guide and separate from noise approximately 104 muons s−1 onto cm2-scale areas for applications using a 10 Hz PW laser. These results demonstrate the possibility of generating and transporting directional muon beams using high-power lasers and establish a foundation for the systematic application of laser-driven high-energy muon beams.
我々は、PW級レーザーによって駆動されるレーザー航跡場加速器からの方向性ミューオン生成の実験的証拠を報告する。ミューオンは、GeVスケールの高電荷電子ビームと2 cm厚のPb標的との相互作用に続いて生成され、適切な遮蔽構成の背後に配置されたTimepix3検出器を用いて検出された。データ解析は、ノイズに対するミューオン検出の%信頼度を示しており、数値モデリングと極めてよく一致している。実験構成のより高い電子エネルギーと電荷への外挿は、10 Hz PWレーザーを用いる応用のために、ノイズから分離して約104ミューオン s−1をcm2スケールの領域上に導く可能性を示唆している。これらの結果は、高出力レーザーを用いた方向性ミューオンビームの生成と輸送の可能性を実証し、レーザー駆動高エネルギーミューオンビームの体系的な応用の基礎を確立するものである。