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Experimental signatures of quantum electrodynamics in the strong field regime

Descrizione del progetto

Sondare l’elettrodinamica quantistica in campi laser ad alta intensità

L’elettrodinamica quantistica (QED, quantum electrodynamics) combina elettromagnetismo e meccanica quantistica per spiegare le modalità con cui la luce interagisce con la materia. Sebbene sia molto accurata, la teoria non si rivela del tutto precisa per quanto riguarda i campi di luce ad alta intensità. Finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, il progetto EXAFIELD si prefigge di spingere il suo regime perturbativo in laboratorio utilizzando un laser ad alta intensità riflesso da uno specchio di plasma a velocità relativistiche. I ricercatori faranno quindi collidere questo «fascio Doppler potenziato» con fasci di elettroni ultracorti prodotti da generatori laser di plasma, consentendo l’esplorazione di aree della QED finora sconosciute. I risultati del progetto potrebbero permettere ai ricercatori di determinare i limiti dei modelli attuali e aprire nuove aree di ricerca nel regime non perturbativo della QED.

Obiettivo

Quantum Electrodynamics (QED) is the theory that unifies electromagnetism and quantum mechanics to describe how light and matter interact. Considered as one of the most accurately tested theories, it led Richard Feynman to call it the jewel of physics. Yet, in the strong-field (SF) regime, when the light fields are ultra-intense, this theory is only treated perturbatively and the non-perturbative regime of SF-QED remains a terra incognita as even no theory exists to predict the behaviour of nature.
The advent of multi-PW laser infrastructures now makes the SF-QED regime within experimental reach when considering the collision of relativistic electrons with such light pulses focused above 10^22W/cm2. Yet, all planned experiments to probe SF-QED with current technologies only propose to investigate its perturbative regime, expected to be well described by theory.
In the EXAFIELD project, I propose a new concept of experiments to exceed the perturbative limit of SF-QED in the lab. This will be achieved by reflecting an ultra-intense laser pulse off a plasma mirror at relativistic speed. The strong Doppler effect occurring upon reflection up-converts the near-infrared laser pulse down to the extreme ultraviolet range which enables both temporal compression to the attosecond timescale and spatial compression down to sub-micron size. This results in a considerable intensity boost at focus of more than three orders of magnitude up to a few-10^25W/cm2.
The collision of such a Doppler-boosted beam with ultrashort electron bunches generated from laser-plasma accelerators will allow us to access regimes where the SF-QED can no longer be treated perturbatively, producing very strong signatures in the lab. Characterizing how the observations deviate from the perturbative theory will enable us to determine the limits of validity of the perturbative models and will open to a new area of research toward the understanding of the non-perturbative regime of SF-QED.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.

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Parole chiave

Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).

Programma(i)

Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.

Argomento(i)

Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.

Meccanismo di finanziamento

Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contributo netto dell'UE

Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.

€ 1 643 922,86
Costo totale

I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.

€ 1 685 085,00

Beneficiari (2)

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