Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 1489-1494 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:019880023090148900

Utilisation des plasmas pour l'accélération de particules à très haute énergie

P. Mora

Centre de Physique Théorique et Greco Interaction Laser-Matière, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex, France

Abstract
Large amplitude electrostatic fields may develop in plasmas. Let n e be the electron density, δ the relative amplitude of the density perturbation due to an electron plasma wave. If the phase velocity of the wave is approximately equal to the light velocity, the amplitude of the electric field of the wave is E (GV/m) = 103 δ (ne (cm-3)/1020)1/2. One easily sees the interest of plasmas for the conception of future accelerators of particles. Different methods have been proposed to generate such large amplitude waves. The resonant excitation by the beating of two lasers is one of the most attractive. In this paper, we discuss the saturation mechanisms of the wave.

Résumé
Les plasmas peuvent être le siège de champs électrostatiques de grande amplitude. Si ne est la densité électronique, si δ est l'amplitude relative de la perturbation de densité associée à une onde plasma électronique, et si la vitesse de phase de cette onde est proche de la vitesse de la lumière, l'amplitude du champ électrique associé à l'onde est donnée par E (GV/m) = 103 δ (ne (cm -3)/1020)1/2. On conçoit donc l'intérêt que peuvent représenter les plasmas denses pour la conception de nouveaux accélérateurs de particules. Plusieurs méthodes ont été proposées pour générer de telles ondes dans les plasmas. L'excitation résonnante par battement de deux ondes lasers est un des concepts les plus séduisants. On discute dans cet article des mécanismes de saturation de l'onde, en particulier ceux dus à la nature volontiers instable du plasma.

PACS
2925F - Beam handling, focusing, pulsing, stripping and diagnostics.
2915D - Linear accelerators.
7410B - Particle beam handling and diagnostics.

Key words
beam handling techniques -- collective accelerators -- plasmas -- acceleration -- very high energy -- electrostatic fields -- density perturbation -- electron plasma wave -- saturation mechanisms