We propose a new method for analytical self-consistent description of the excitation of a strongly nonlinear wakefield (a bubble) excited by an electron bunch. This method makes it possible to calculate the shape of the bubble and the distribution of the electric field in it based only on the properties of the driver, without relying on any additional parameters. The analytical results are verified by particle-in-cell simulations and show good correspondence. A complete analytical solution for cylindrical drivers and scaling laws for the properties of the bubble and other plasma accelerator parameters depending on the bunch charge and length are derived.
我々は、電子バンチによって励起される強非線形航跡場（バブル）の解析的自己無撞着記述のための新しい方法を提案する。この方法により、ドライバーの特性のみに基づいて、追加のパラメータを必要とせずに、バブルの形状と電場分布を計算することが可能となる。解析的結果はパーティクル・イン・セルシミュレーションによって検証され、良好な一致を示す。円筒状ドライバーに対する完全な解析解と、バンチ電荷および長さに依存するバブルの特性およびその他のプラズマ加速器パラメータに関するスケーリング則が導出される。