Ion acceleration in the interaction of short pulse laser radiation with the cluster-gas target

高強度レーザーとクラスターターゲットとの相互作用によるイオン加速

福田 祐仁; Faenov, A. Y.; 反保 元伸; Pikuz, T. A.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 余語 覚文; 榊 泰直; 亀島 敬; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 森 雅博; Esirkepov, T. Z.; Boldarev, A. S.*; Gasilov, V. A.*; Magunov, A. I.*; 兒玉 了祐*; Bolton, P. R.; 加藤 義章 ; 田島 俊樹; 大道 博行; Bulanov, S. V.

Fukuda, Yuji; Faenov, A. Y.; Tampo, Motonobu; Pikuz, T. A.*; Nakamura, Tatsufumi; Kando, Masaki; Hayashi, Yukio; Yogo, Akifumi; Sakaki, Hironao; Kameshima, Takashi; Pirozhkov, A. S.; Ogura, Koichi; Mori, Masahiro; Esirkepov, T. Z.; Boldarev, A. S.*; Gasilov, V. A.*; Magunov, A. I.*; Kodama, Ryosuke*; Bolton, P. R.; Kato, Yoshiaki; Tajima, Toshiki; Daido, Hiroyuki; Bulanov, S. V.

本研究では、ガスと固体との中間体であり、不連続媒質であるクラスターに着目し、高強度レーザーとクラスターターゲットとの高度に非線形な相互作用により生成する臨界密度近傍プラズマ中での磁場を介したイオン加速実験を行った。真空中でレーザーと相互作用するクラスターターゲットは、背景ガス(アンダーデンスプラズマを生成)とクラスター(オーバーデンスプラズマを生成)との混合体であるため、レーザーとクラスターターゲットのパラメータを適切にコントロールすることで、臨界密度近傍プラズマ"を自在に生成させることができる。われわれは、このクラスターターゲットを用いた実験により、レーザー光の"自己収束"による23mm長のレーザー光ガイディングと1020MeV/nのイオン加速を実証した。

When the target consists of solid-density clusters embedded in the background gas, its irradiation by high intensity laser light renders ion acceleration a truly unique property. We present that the cluster-gas target, which consists of submicron-sized clusters and background gases, irradiated by a few TW laser pulse produces high energy ions upward of the order of 10-20 MeV/n in the forward direction.