High energy negative ion generation by Coulomb implosion mechanism

クーロン爆縮による高エネルギー負イオン発生

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.

クーロン爆縮による高エネルギー負イオン発生について研究を行った。クラスターターゲットやガスプラズマターゲットに高強度レーザーを照射した場合、クーロン爆発により正イオンが高エネルギーまで加速される。同じ電界により負イオンは反対方向に加速され、その結果正イオンの最大エネルギーの数分の一程度まで加速される。本論文では、負イオンの加速を説明するクーロン理論モデルの詳細とそれに関する粒子シミュレーションの結果を示す。またわれわれの研究所で行われた高エネルギー負イオン加速の実験結果についても示す。

Generation of high energy negative ions from laser plasmas by Coulomb implosion mechanism is investigated. When clusters or underdense plasmas are irradiated by an intense laser pulse, positive ions are accelerated inside the clusters or in the self-focusing channel by the Coulomb explosion. This could lead to the acceleration of negative ions towards target center. The maximum energy of negative ions is typically several times lower than that of positive ions. A theoretical description and corresponding Particle-in-Cell simulations of Coulomb implosion mechanism are presented. We show the evidence of the negative ion acceleration observed in our experiments using high intensity laser pulse and the cluster-gas targets.