Effects of radiation damping on charged particle motion in the field of a strong electromagnetic wave

強電磁場中における荷電粒子の運動に対する放射減衰の影響

Koga, J. K.; Zhidkov, A.*; 佐々木 明; 上坂 充*

Koga, J. K.; Zhidkov, A.*; Sasaki, Akira; Uesaka, Mitsuru*

ペタワット級レーザーを極めて小さいスポットに集光すると電子からの放射量が極めて大きくなり、その結果として、電子の運動が大きく減衰する可能性がある。レーザー-プラズマ相互作用での放射減衰領域において、レーザーエネルギーの相当な部分が極めて波長の短い電磁放射に変換されることが見いだされている。比較的強度の低い限界でも、放射減衰は重要な役割を果たす可能性がある。本研究では、プラズマと相互作用する強電磁場の時間発展を記述する方程式を解くコードを開発した。これらの方程式は放射減衰の効果を含み、有限差分により、1次元の一様な空間グリッド上で解かれる。低減衰と高減衰の領域におけるレーザーパルスとプラズマ電子のダイナミクスの差違を解析する。

By focusing petawatt class lasers to very small spot sizes the amount of radiation emitted by electrons can become very large. Resultingly, the damping of the electron motion by the emission of this radiation can become large. It has been found that in the radiation damping regime of the laser pulse-plasma interaction a substantial portion of the laser pulse energy is converted into very short wavelength electromagnetic radiation. Even in the relatively low intensity limit, radiation damping may play an important role. In order to study this problem a code is written to solve a set of equations describing the evolution of a strong electromagnetic wave interacting with plasma. These equations include the effect of radiation damping. The equations are finite differenced and solved on a uniform grid in one spatial dimension. The difference in the laser pulse and plasma electron dynamics will be studied in both regimes of low damping and high damping.