Coulomb implosion mechanism of negative ion acceleration in laser plasmas

クーロン爆縮モデルによるレーザープラズマにおける負イオン加速

中村 龍史; 福田 祐仁; 余語 覚文; 反保 元伸; 神門 正城; 林 由紀雄; 亀島 敬; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Y.; 大道 博行; Bulanov, S. V.

Nakamura, Tatsufumi; Fukuda, Yuji; Yogo, Akifumi; Tampo, Motonobu; Kando, Masaki; Hayashi, Yukio; Kameshima, Takashi; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Y.; Daido, Hiroyuki; Bulanov, S. V.

レーザーによる負イオン加速過程としてクーロン爆縮モデルを提案する。クラスターターゲットに超高強度レーザーを照射した場合、電子が光子圧によりはぎ取られ質量の大きなイオンだけが取り残された状態ができ、それらの間に働く静電界により正イオンが外側へ加速される。正イオンのみでなく、少量の負イオンが存在する場合、静電界により負イオンはターゲット内部へ向け加速される。中心で高密度に爆縮された負イオンは電界により跳ね返され正イオンとともに遠方に飛散してゆく。クーロン爆縮モデルの理論及び粒子シミュレーション結果を示し、最近観測された負イオン加速の実験結果についても紹介する。

In this study, we propose the Coulomb implosion mechanism of the negative ion acceleration in laser plasmas. When a cluster target is irradiated by an intense laser pulse and the ponderomotive pressure of the laser light blows away the electrons, the repelling force of an uncompensated electric charge of positive ions causes the cluster Coulomb explosion. In the case of a multi-species cluster with a relatively small number of the negative ions, the electric field formed by the positively charged component accelerates the negative ions inward. The negative ions leave the target, passing through the center or bouncing its vicinity. Theoretical description and present the results of the Particle-in-Cell simulation of the Coulomb explosion/implosion of a multi-species cluster are presented at the meeting.