Laser-driven -ray, positron, and neutron source from ultra-intense laser-matter interactions

超大強度レーザー物質相互作用によるレーザー駆動線, 陽電子, 中性子源

中村 龍史*; 早川 岳人

Nakamura, Tatsufumi*; Hayakawa, Takehito

超高強度レーザーと物質の相互作用において、放射反応効果によって線が効果的に生成される。その理解には、レーザーエネルギーの大部分が線に転換されるので、レーザーを照射するターゲット内部におけるエネルギー輸送が重要である。我々は線生成と線によるエネルギー輸送、線によって引き起こされる光核反応を組み込んだParticle in Cellコードを開発した。このコードを使った計算の結果、我々は厚いターゲットを用いた数百MeVのエネルギーで準単色でコリーメータされた陽電子ビーム源を提案する。また、ベリリウムターゲットを用いて光核反応による中性子源の提案も行う。

In ultra-intense laser-matter interactions, -rays are effectively generated via the radiation reaction effect. Since a significant fraction of the laser energy is converted into -rays, understanding of the energy transport inside of the target is important. We have developed a Particle-in-Cell code which includes generation of the -rays, their energy transport, and photo-nuclear reactions. Using the code, we have proposed a collimated, mono-energetic positron beams with hundreds of MeV are generated by using thick targets. Neutron beams are also effectively generated by using beryllium targets via photo-nuclear reactions.