Estudio computacional del mecanismo de inyección density down-ramp en plasmas magnetizados en la aceleración láser wakefield

Abstract

En la aceleración láser wakefield (LWFA), la inyección controlada de electrones en la onda plásmica es un requisito fundamental para obtener haces estables y de alta calidad. En este trabajo se analiza, mediante simulaciones particle-in-cell, el mecanismo de inyección density down-ramp en plasmas magnetizados. Se estudia la influencia de la intensidad y orientación de un campo magnético externo, así como del largo de la rampa descendente, sobre el proceso de inyección y la aceleración resultante. Los resultados muestran que, aunque la estructura del wakefield previo a la inyección permanece prácticamente inalterada, la orientación del campo magnético desempeña un papel decisivo durante la captura de electrones: campos paralelos producen resultados similares al caso no magnetizado, mientras que campos con componentes transversales reducen la carga inyectada y deterioran la calidad del haz. Asimismo, la longitud de la rampa descendente se identificó como un factor clave: rampas cortas favorecen la captura pero limitan la energía final, mientras que rampas largas reducen el número de electrones atrapados y permiten mayores ganancias energéticas. Finalmente, durante la fase de aceleración, configuraciones con campo transversal mostraron una pérdida progresiva del haz inyectado, mientras que campos paralelos favorecieron un incremento ligero de la energía final respecto al caso no magnetizado, alcanzando valores máximos de 22~MeV.