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レーザー電子光ビームは、ハドロン物理を推進する上で、ユニークかつ強力な研究手法を与えるが、従来の制動放射光ビームと比べ、強度が低いという欠点があった。
本研究では、様々なビームバンチ構造を持つSPring-8 の蓄積電子ビームに対して、繰り返し周波数を最適化したパルスレーザー光を、電子ビームに同期して入射することにより、逆コンプトン散乱効率を劇的に改善し、レーザー電子光ビームの高強度化と安定化を実現することを目的とする。
今回の研究では、その原理を実証する為にSPring-8の蓄積電子ビームが203バントモードという等間隔に電子バンチが存在する運転モードで出力が0.1Wのレーザーを208.7KHz(1hit/turn)で電子ビームに同期させて入射し、非同期の場合とのレーザー電子光ビームの強度の比を計測した。タイミングディレイを2ナノ秒毎に変化させて、レーザーの収束が一番良い点で逆コンプトン散乱を起こしたところ、非同期の場合の2.2倍の強度が得られた。また各ディレイタイミング毎にレーザーの方向をわずかに変えてレーザー電子光ビームの強度の変化を測定し、その情報からレーザープロファイルを逆算した。理想的な集光ではレーザーウエストが150マイクロメートルであるが、測定値は362マイクロメートルであった。このレーザープロファイルを用いた計算では同期と非同期の比が約2倍であり、ビーム強度比の実測値と一致する。
今後光学系を改良し、レーザーの収束を良くすると、9~10の強度比が得られることがわかった。
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