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レーザー照射されたクラスターと背景ガスの相互作用による接触面の電場構造とダイナミックス

Structure of electric field and dynamics of contact surface due to the interaction between cluster and background gas irradiated by high power lasers

松井 隆太郎; 福田 祐仁; 川人 大希*; 岸本 泰明*

Matsui, Ryutaro; Fukuda, Yuji; Kawahito, Daiki*; 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、クラスターのクーロン爆発が背景ガスイオンの加速に寄与し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次元粒子シミュレーションを行い、背景ガス存在下でのクラスターの膨張ダイナミックスについて調べた。その結果、クーロン爆発するクラスターと背景ガスの接触面近傍での荷電分離とそれによる電場形成がクラスター膨張の構造やダイナミックスに重要な役割を果たすことを明らかにした。

In interactions between a high peak power laser pulses and clustered media, where CO$$_{2}$$ clusters are embedded in a background H$$_{2}$$ gas, as the resent experiment at JAEA-KPSI shows, the Coulomb explosion of clusters contributes to the acceleration of background gas ions. In order to understand the dynamics of the cluster expansion in the ambient gas, we have carried out numerical simulations using the 2D PIC codes in the parameter regime relevant to the experiment. The simulation results show that the charge separation and the electric field formation near the contact surface of a cluster and background gas play an important role in the structure formation of a cluster expansion.

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