Hoogenergetische gepolariseerde elektronenbundels worden veel gebruikt in de hoogenergetische fysica (lineaire botsers), kernfysica en materiaalkunde. Echter, dergelijke gepolariseerde elektronenbundels worden gewoonlijk gegenereerd op conventionele versnellers die typisch erg groot en duur zijn.

Onlangs, een onderzoeksteam van het Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) stelde een spinfiltermethode voor voor wakefiled-versnelling van sterk gepolariseerde elektronenstralen. Het concept belooft een volledig optische benadering om gepolariseerde elektronenbronnen op een kostenefficiënte en compacte manier te leveren. De studie werd gepubliceerd in Physical Review Applied.

Een laser met hoge intensiteit of een deeltjesbundel die zich voortplant in een pre-gepolariseerd doelwit, zal een bellen-wakefield aandrijven om de elektronen te versnellen. Tijdens dit proces, elektronenspins-precessie in het bellenveld.

Door middel van driedimensionale deeltjes-in-cel simulaties inclusief spindynamica, wetenschappers ontdekten dat de spin-precessie een unieke afhankelijkheid vertoonde van de azimuthoek in faseruimte voor transversaal gepolariseerd doelwit. Vooral, in een bepaald gebied van de faseruimte, de spin-precessie was significant onderdrukt.

Daarom, ze stelden een X-vormig filter voor om de elektronen met lage polarisatie eruit te filteren en de sterk gepolariseerde sectie door te laten. Deze eenvoudige methode zuiverde efficiënt de bundelpolarisatie van ongeveer 35% tot> 80%.

De spinfiltermethode werd verder gebenchmarkt door simulaties en de robuustheid werd in detail besproken.

Dit idee versoepelt de parameterbeperkingen voor het verkrijgen van een sterk gepolariseerde elektronenbundel via wakefield-versnelling en motiveert de ontwikkeling van lasergestuurde gepolariseerde elektronenbronnen voor potentiële toepassingen zoals toekomstige elektron-positron-botsers.