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Accès ouvert déclaré 2025 article

Multi-messenger dynamic imaging of laser-driven shocks in water using a plasma wakefield accelerator

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Résumé fourni par la source

Understanding dense matter hydrodynamics is critical for predicting plasma behavior in environments relevant to laser-driven inertial confinement fusion. Traditional diagnostic sources face limitations in brightness, spatiotemporal resolution, and in their ability to detect relevant electromagnetic fields. In this work, we present a dual-probe, multi-messenger laser wakefield accelerator platform combining ultrafast X-rays and relativistic electron beams at 1 Hz, to interrogate a free-flowing water target in vacuum, heated by an intense 200 ps laser pulse. This scheme enables high-repetition-rate tracking the evolution of the interaction using both particle types. Betatron X-rays reveal a cylindrically symmetric shock compression morphology assisted by low-density vapor, resembling foam-layer-assisted fusion targets. The synchronized electron beam detects time-evolving electromagnetic fields, uncovering charge separation and ion species differentiation during plasma expansion – phenomena not captured by photons or hydrodynamic simulations. We show that combining both probes provides complementary insights spanning kinetic to hydrodynamic regimes, highlighting the need for hybrid physics models to accurately predict fusion-relevant plasma behavior. The authors demonstrate dual-probe multi-messenger imaging of high-energy-density plasmas based on laser-wakefield-accelerated electrons. This enables spatiotemporally resolved simultaneous probing of plasma hydrodynamics and electromagnetic field evolution with both x-ray and electron beams.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Multi-messenger dynamic imaging of laser-driven shocks in water using a plasma wakefield accelerator
Date Crossref
16/12/2025
Éditeur
Springer Science and Business Media LLC
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

Laser-Plasma Interactions and DiagnosticsElectromagnetic Launch and Propulsion TechnologyLaser-Matter Interactions and Applications

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