Efeitos ponderomotivos e ressonantes em uma partícula acelerada por modos eletromagnéticos

Abstract

A presente dissertação consiste na aplicação do formalismo hamiltoniano para estudar uma partícula relativística interagindo com um Wiggler modulado e um campo de laser de amplitude constante. A partícula é injetada com uma velocidade lenta e distante da região de máximo potencial. Após um regime ponderomotivo, que pré-acelera a partícula e a coloca em ressonância com a onda portadora, a partí- cula é capturada e acelerada para valores de velocidades próximos a velocidade da luz. A escolha de um sistema de free-eletron-laser inverso, formado pelos campos laser e Wiggler, que fornece a força de aceleração longitudinal de maneira mais est ável que a de um plasma. Enquanto a velocidade da partícula permanece menor que a velocidade de fase da onda, é feita uma aproximação da sua dinâmica média usando uma abordagem analítica do regime ponderomotivo. Para validar aproxima- ção, utilizamos simulações numéricas, bem como para explorar várias características do aprisionamento e aceleração ressonante.

The present dissertation consists in the application of Hamiltonian formalism to study the relativistic particle interacting with a modulated Wiggler and a constant amplitude laser eld. The particle is injected with a slowly velocity far away from the maximum of potential. After a ponderomotive regime, which pre-accelerates the particle and put it resonant with the carrier wave, the particle is captured and acelerated towards speed of light. The choice of a system as inverse free-electron laser setting, formed by the laser and Wiggler elds provide the longitudinal acceleration force in a way more stable and robust that of a plasma. While the particles velocity remains less than the carriers phase velocity, our analysis was made through an analytical approach of ponderomotive regime. In order to validate this approach we used numerical simulations as well as to explore various features of the resonant trapping and acceleration.