レーザー照射されたクラスター媒質中での背景ガスイオン加速に関する研究

Simulation studies on acceleration of background gas ions in clustered media irradiated by high power lasers

松井 隆太郎; 福田 祐仁; 金崎 真聡; 榊 泰直; 岩田 夏弥*; 近藤 公伯; 岸本 泰明*

Matsui, Ryutaro; Fukuda, Yuji; Kanasaki, Masato; Sakaki, Hironao; Iwata, Natsuyo*; Kondo, Kiminori; Kishimoto, Yasuaki*

クラスター媒質(クラスターと背景ガスで構成)と高強度レーザーとの相互作用によるイオン加速実験において、背景ガスイオンが加速されていることを示す実験結果が得られた。本研究では、この実験を模擬した2次元PICコードシミュレーションを行い、背景ガスイオンの加速メカニズムについて調べた。その結果、背景ガスイオンがクラスターのクーロン爆発電場により圧縮を受けて加速されることを見出した。また、イオンが、相対論効果による非等方なクーロン爆発電場を受けて、レーザー進行方向に加速されていることを示唆する結果も得られた。

In the experiment conducted at JAEA-KPSI, we have observed an acceleration of background gas ions as a result of the interaction between a high peak power laser pulses and clustered media, where a few hundreds nanometer sized CO clusters are embedded in a background H gas. In order to understand the acceleration mechanism of the background gas ions, we have carried out numerical simulations using the 2D PIC codes in the parameter regime relevant to the experiment. The simulation results shows that background gas ions are compressed and accelerated due to the Coulomb explosion of clusters. In addition, some ions are accelerated in the laser propagation direction due to the anisotropic electric field created by the relativistic effect.