Laser-driven multi-charged heavy ion beam acceleration

レーザー駆動型多価重イオン加速

西内 満美子; 榊 泰直; Esirkepov, T. Z.; 西尾 勝久   ; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Pirozhkov, A. S.; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 金崎 真聡; 桐山 博光; 福田 祐仁; 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; Esirkepov, T. Z.; Nishio, Katsuhisa; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Pirozhkov, A. S.; Sagisaka, Akito; Ogura, Koichi; Kanasaki, Masato; Kiriyama, Hiromitsu; Fukuda, Yuji; Kando, Masaki; Yamauchi, Tomoya*; Watanabe, Yukinobu*; Bulanov, S. V.; Kondo, Kiminori; Imai, Kenichi; Nagamiya, Shoji*

超高強度短パルスレーザーと金属ターゲットとの相互作用による多価重イオン加速実験の結果を発表する。10J以下のレーザーエネルギー、36fsのパルス幅、10のコントラストを持つ200TWのJ-KARENレーザーシステムを用いた。ほぼ完全電離に近い鉄のイオンがトータルで0.9GeVのエネルギーにまで加速された。これは固体薄膜ターゲットと10Wcmのレーザーとの相互作用によってはじめて可能となったと考えられる。このように高いQ/Mを持つイオンは既存の重イオン加速器のイオン源においては、達成が難しい。

Experimental demonstration of multi-charged heavy ion acceleration from the interaction between the ultra-intense short pulse laser system and the metal target is presented. The laser pulse of 10 J laser energy, 36 fs pulse width, and the contrast level of 10 from 200 TW class Ti:sapphire J-KAREN laser system at JAEA is used in the experiment. Almost fully stripped Fe ions accelerated up to 0.9 GeV are demonstrated. This is achieved by the high intensity laser field of 10Wcm interacting with the solid density target. The demonstrated iron ions with high charge to mass ratio (Q/M) is difficult to be achieved by the conventional heavy ion source technique in the accelerators.