Diese Arbeit besteht aus zwei Forschungsfeldern, die die Wechselwirkung von Licht mit Materie und Licht mit Licht beinhalten. Der erste Teil untersucht die Wechselwirkung eines superintensiven Laserpulses mit einer ultradünnen Folie mit der Dichte eines Festkörpers. Der vom Laserpuls ausgeübte Strahlungsdruck kann so stark sein, dass prinzipiell die gesamte Folie beschleunigt wird. Dies führt zur Erzeugung von dichten, kollimierten und quasimonoenergetischen Ionenstrahlen mit hoher Flussdichte.

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... Das Einsetzen von transversalen Instabilitäten beschädigt jedoch die Folie, was zu einer ionenspektralen Verbreiterung führt. Die einfache analytische Modellierung wird durch Particle-in-Cell-Simulationen (PIC) unterstützt, um Methoden zur Unterdrückung der Instabilität und zur Verbesserung der Ionenstrahlqualität strategisch zu planen. Im zweiten Teil wird eine Methode zur Detektion des rein quantenelektrodynamischen Prozesses der elastischen Streuung realer Photonen im Vakuum vorgestellt. Monte-Carlo-Simulationen werden verwendet, um die Durchführbarkeit der Detektion dieses bislang unentdeckten Prozesses zu untersuchen. Es wird ein Versuchsaufbau verwendet, der aus einem hochenergetischen Gammastrahl besteht, der mit einem extrem ultravioletten Puls (XUV) oder einem Freie-Elektronen-Laser (FEL) kollidiert. Dieser saubere und kontrollierbare Aufbau nutzt die hohen Gammaphotonenenergien und den groÿen Laserphotonenuss, um die Wahrscheinlichkeit von Streuereignissen zu erhöhen. Abstract This work consists of two elds of study involving the interaction of light with matter and light with light. The rst part explores the interaction of a superintense laser pulse with an ultrathin solid density foil. The radiation pressure exerted by the laser pulse can be so strong that, in principle, the whole foil is accelerated. This results in the generation of dense, high-ux and collimated and quasimonoenergetic ion beams. However, the onset of transverse instabilities damages the foil, thus resulting in ion spectral broadening. Simple analytical modeling is supported by particle-in-cell (PIC) simulations to strategize methods for instability suppression and ion-beam quality improvement. The second part puts forward a method for detecting the purely quantum electrodynamic process of elastic scattering of real photons in vacuum. Monte-Carlo simulations are used to study the feasibility of detection of this yet undetected process. An experimental setup comprising of a high energy gamma-ray beam colliding with an extreme ultraviolet (XUV) pulse or a free-electron laser (FEL) is utilized. This clean and controllable setup exploits the high gamma photon energies and large laser photon ux for enhancing the probability of scattering events. V VI Within the framework of this thesis, the following articles were