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Multi-charged heavy ion acceleration from the ultra-intense short pulse laser system interacting with the metal target

レーザーと薄膜との相互作用による高電離重イオン加速

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久   ; 佐甲 博之   ; Orlandi, R.  ; Pikuz, T.; Faenov, A.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 金崎 真聡; 桐山 博光; 福田 祐仁; 小浦 寛之   ; 神門 正城; 山内 知也*; 渡辺 幸信*; Bulanov, S. V.; 近藤 公伯; 今井 憲一; 永宮 正治

Nishiuchi, Mamiko; Sakaki, Hironao; Nishio, Katsuhisa; Sako, Hiroyuki; Orlandi, R.; Pikuz, T.; Faenov, A.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; Matsukawa, Kenya*; Sagisaka, Akito; Ogura, Koichi; Kanasaki, Masato; Kiriyama, Hiromitsu; Fukuda, Yuji; Koura, Hiroyuki; Kando, Masaki; Yamauchi, Tomoya*; Watanabe, Yukinobu*; Bulanov, S. V.; Kondo, Kiminori; Imai, Kenichi; Nagamiya, Shoji

クオーク物質研究や超重元素の合成過程の解明研究のために現状の大規模加速器施設の次世代計画が世界各国で進んでおり、日本の大強度陽子線加速器J-PARCでも高電流高エネルギーイオンの加速をするための議論が始まった。加速器側として、高電荷・高エネルギーの重イオンをいかに高電流にするかが重要課題である。実際問題としては、いかに小型の装置を作るか、が建設コスト削減の上で、またランニングコストを抑える上で重要である。したがってできるだけ加速器の初段において、高電荷質量比(Q/M)を持つビームを生成できるかがキーとなる。しかし、既存の加速器技術ではなかなか高Q/Mのイオンを初段で生成するのが難しい。一方、原子力機構関西光科学研究所においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KAREN自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することに成功した。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能であることと示す結果である。

To investigate the quark-gruon plasma or the systhesis of the super-heavy elements, the upgrade of the existing large accelerator facilities are going on. At J-PARC, the high flux high energy heavy ion beam is also desired. To have the beam, it is key issue how to obtain the high Q/M heavy ions a the ion source. However, the conventional ion source technique have difficulties to obtain such ions. On the other hand, we succeeded to obtain the high Q/M heavy ion beam with $$>$$ 10 MeV/u from the interaction between the J-KAREN laser and thin foil target interaction. This results shows that the laser-driven ion acceleration scheme have possibility that it can substitute the conventional ion source as well as the injector.

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