超高出力レーザープラズマからの線発生

High power -ray generation from laser-plasmas

中村 龍史; Koga, J. K.; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; Korn, G.*; Bulanov, S. V.

Nakamura, Tatsufumi; Koga, J. K.; Esirkepov, T. Z.; Kando, Masaki; Korn, G.*; Bulanov, S. V.

放射反作用は加速度運動する荷電粒子からの放射に対する反作用の効果で、レーザー場中の電子においては位相の遅れと、それによるエネルギー散逸を引き起こす。固体ターゲットとレーザーとの相互作用の場合、レーザーにより加速された電子とレーザー場が十分長い時間相互作用することで、放射反作用によるエネルギー散逸が強くなることが予想され、その結果効果的な線発生が実現する可能性がある。粒子シミュレーションによると、エネルギー300J, 出力10PW, 集光強度がW/cmのレーザーを固体薄膜に照射した場合、最適な条件下ではおよそ30%のレーザーエネルギーが線に変換されることがわかった。この線は照射レーザーと同等の短パルス性を持ち、そのためペタワット級の超高出力線となる。また指向性,偏光性といった特徴も有している。このような高出力線は他の発生機構では得られないものである。レーザー駆動の新しい線源の可能性について議論する。

Radiation reaction (RR) effect, which is a back reaction acting on a charged particle which emits radiation due to its acceleration, is important for such as electrons in synchrotron accelerators or high energy charged particles in the universe. For electrons irradiated by intense laser pulse, RR effect has been neglected so far, but as the laser intensity increases beyond roughly W/cm, it is expected to play an important role. In this study we investigated -ray generation via RR effect. When irradiating 10 PW, 30 fs laser pulse onto thin layer of carbon target, -ray which is as short as the laser pulse, and the total energy is 96 J which is 32% of the incident laser pulse is generated. The -ray power of 2.8 PW which is much higher than those generated by any other devices. We discuss the possibility of laser-driven -ray source.