Формирование пучков заряженных частиц в многопучковых системах электродипольной конфигурации мультипетаваттного уровня мощности = Formation of beams of charged particles in multibeam systems of an electric dipole configuration at a multipetawatt power level

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.