Concerning the maximum energy of ions accelerated at the front of a relativistic electron cloud expanding into vacuum

真空中に拡がる相対論的電子雲の前面において加速されるイオンエネルギーの上限について

Bulanov, S. V.*; Esirkepov, T. Z.; Koga, J. K.; 田島 俊樹; Farina, D.*

Bulanov, S. V.*; Esirkepov, T. Z.; Koga, J. K.; Tajima, Toshiki; Farina, D.*

高強度レーザー-プラズマ相互作用により生じる高速イオンのエネルギーが電子エネルギーをはるかに上回る領域があり得ることを2次元PICシミュレーションにより示す。この現象は、強い荷電分離の条件の下で真空中に広がっていく相対論的電子雲中に形成される電場の中でのイオン運動を記述する理論モデルの枠内で説明することができる。相対論的電子雲の前面において加速される高速イオンの最大エネルギーの上限を示す。

With the use of the 2D PIC simulations it is demonstrated the regimes of the interaction of the high intensity laser radiation with plasmas when the energy of fast ions is well above the electron energy. This phenomenon is explained within the framework of the theoretical model, which describes the ion motion in the electric field formed inside relativistic electron cloud expanding into a vacuum under the conditions of strong electric charge separation. The upper limit on the maximal energy of fast ions accelerated at the front of the relativistic electron cloud is found.