中文摘要：

GeV超高能伽玛射线在国防、工业生产和科学研究中有重要应用。但GeV量级的伽玛射线不能通过传统能级跃迁的方法获得。本项目主要研究高能 GeV 电子束与稠密等离子体中的低能光子发生逆康普顿散射，从而产生GeV 超高能伽玛射线的过程。首先，研究GeV 高能电子与高密度等离子体靶相互作用产生 GeV超高能伽玛射线的物理过程，建立理论模型；接着，通过编写三维时间和频率域程序模拟 GeV 超高能伽玛射线产生的过程；最后分析数值计算的结果得到相应GeV电子束和等离子体靶的相关参数，并研究产生的GeV 超高能伽玛射线的物理性质。

结论摘要：

首先，通过分析GeV高能电子穿过高温等离子体的自由程和韧致辐射射程，提出了一个更简单的易实现的伽玛射线产生方法即使GeV电子束入射到一个热的黑腔中。其次，一种新的自匹配共振加速机制被提出。通过自适应共振加速产生高于临界密度的相对论电子束。此加速机制可用来研究高能辐射的产生。最后，利用粒子模拟程序，研究两束超强超短脉冲照射到临界密度靶产生磁重联的过程。第一次实现自生Giga-Gauss强磁场在等离子靶内的磁场重联。磁重联过程中电子和离子分别在入重联平面和出重联平面得到加速，这为实验观测提出预言。