Proof of principle experiment of Laser-driven Exotic Nuclei extraction-acceleration method

レーザー駆動型の不安定性核取り出し方法についての提案

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久   ; Orlandi, R.  ; 佐甲 博之   ; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; 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; Orlandi, R.; Sako, Hiroyuki; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; 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*

既存の加速器技術によるRI源は核物理研究になくてはならないものであるが、現状さらなるフロンティアを目指すには限界が見えてきている。一つの解決方法として、我々は超高強度レーザー技術と既存の核物理における計測技術の組み合わせを提案する。近年の超高強度レーザー技術の進展によって、わずか10Jのエネルギーのレーザーパルスで、ターゲット上に10 Wcmの集光強度が達成できるようになった。このようなレーザーパルスを個体薄膜ターゲットと相互作用することで、ほぼフルストリップに近い状態の重イオンを高エネルギーで取り出すことが可能である。我々は、Laser-driven Exotic Nuclei extraction-acceleration methods (LENex)を提案する。LENex法においては既存の加速器ビームで薄膜ターゲット上に不安定性核が生成された直後に超高強度レーザーによって、不安定性核を取り出す。原理実証実験の第一歩として、J-KARENレーザーを用いて、鉄のほぼフルストリップに近いイオンを16MeV/uで取り出すことに成功した。

The contemporary radiofrequency accelerator technology provides radio-isotope beams for the research. However, the existing technology now faces difficulties in exploring the further frontiers. One of the solutions might be brought by the combination of the state of the art high intensity short pulse laser system and the nuclear measurement technique. Recent progress of the laser technology brought table-top lasers with focused intensity up to 10 Wcm with only less than 10 J of energy on target. By the interaction with the solid density target, the laser can extract heavy ions in multi-charged state and low emittance, independently on the chemical properties of the target material. We propose Laser-driven Exotic Nuclei extraction-acceleration methods (LENex), in which the exotic nuclei which are the products in the target by the bombardment of the external ion beam, are extracted away by a femtosecond petawatt laser pulse in the form of highly-charged and high energy beam. As a proof-of-experiment of the LENex scheme, we demonstrate the extraction of the almost fully stripped iron ions with the energies of 0.9 GeV. by J-KAREN laser system.