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西内 満美子*; 榊 泰直*; Esirkepov, T. Zh.*; 西尾 勝久; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Orlandi, R.; Pirozhkov, A. S.*; 匂坂 明人*; et al.
Plasma Physics Reports, 42(4), p.327 - 337, 2016/04
被引用回数：14 パーセンタイル：55.06(Physics, Fluids & Plasmas)ペタワットレーザーと原子核物理学の技術を組み合わせることで、エキゾチック原子核の性質の測定を決定的に可能にする。数値シミュレーションとレーザー駆動実験により、我々は論文、西内等、Phys. Plasmas 22, 033107 (2015)で提案された「レーザー駆動エキゾチック核抽出-加速法」の展望について紹介する。この方法の特徴は、(1)フェムト秒ペタワットレーザーを、外部イオンビームによって破砕された原子核標的に照射し、(2)そして生成された短寿命の重エキゾチック原子核を数GeVの多価電荷としてまとめて一気に加速する、という画期的な方法である。
Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Zh.; 神門 正城; Koga, J. K.; Pirozhkov, A. S.; Rosanov, N. N.*; Zhidkov, A.*
AIP Conference Proceedings 1320, p.235 - 243, 2010/12
We formulate the Flying Mirror Concept for relativistic interaction of ultra-intense electromagnetic waves with plasmas, present its theoretical description and the results of computer simulations and laboratory experiments. The reflection of the electromagnetic wave at the relativistic mirror results in its energy and frequency change due to the double Doppler effect. In the co-propagating configuration, in the radiation pressure dominant regime, the energy of the electromagnetic wave is transferred to the ion energy providing a highly efficient acceleration mechanism. In the counter-propagation configuration the frequency of the reflected wave is multiplied by the factor proportional to the 
-factor squared.
Esirkepov, T. Zh.; Bulanov, S. V.; 神門 正城; Pirozhkov, A. S.; Zhidkov, A.*
JAEA-Conf 2010-002, p.116 - 119, 2010/06
A novel ultra-bright high-intensity source of X-ray and radiation is proposed. It is based on the double Doppler effect and the radiation pressure dominant regime of ion acceleration. High harmonics generated at the accelerating plasma slab undergo multiplication with the factor equal to the quadruple of the square of the plasma slab Lorentz factor.
川瀬 啓悟; 神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 本間 隆之; 亀島 敬*; 大東 出; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; 福田 祐仁; Esirkepov, T. Zh.; et al.
Applied Physics Express, 3, p.016101_1 - 016101_3, 2010/01
被引用回数：2 パーセンタイル：9.84(Physics, Applied)対向入射レーザーパルスの衝突をフルパワーで観測する新しい方法を提案し、その方法を実証した。この方法は、レーザー衝突点上部からのイメージング,側面シャドウグラフィ,極端紫外光分光器、そして戻り光観測の組合せである。この方法を用いることによって、現実の実験条件下(プラズマ中でのフルパワーレーザー)において、衝突点における対向入射レーザーパルスのアライメントを実現することができる。ここで得られた戻り光観測系のプラズマ中での空間分解能は1.35
であり、アライメント精度はプラズマが存在していても15以下である。
Echkina, E. Yu.*; Inovenkov, I. N.*; Esirkepov, T. Zh.; Pegoraro, F.*; Borghesi, M.*; Bulanov, S. V.
Plasma Physics Reports, 36(1), p.15 - 29, 2010/01
When the laser pulse radiation pressure is dominant, the efficiency of the laser energy transformation into the energy of relativistic ions is very high. The energy and luminosity scalings in the RPDA regime are presented.
Echkina, E. Yu.*; Inovenkov, I. N.*; Esirkepov, T. Zh.; Pegoraro, F.*; Borghesi, M.*; Bulanov, S. V.
Plasma Physics Reports, 36(1), p.15 - 29, 2010/01
被引用回数：14 パーセンタイル：6.45(Physics, Fluids & Plasmas)When the dominant mechanism for ion acceleration is the laser radiation pressure, the conversion efficiency of the laser energy into the energy of relativistic ions may be very high. Stability analysis of a thin plasma layer accelerated by the radiation pressure shows that Raleigh-Taylor instability may enhance plasma inhomogeneity. In the linear stage of instability, the plasma layer decays into separate bunches, which are accelerated by the radiation pressure similarly to clusters accelerated under the action of an electromagnetic wave. The energy and luminosity of an ion beam accelerated in the radiation pressure dominated regime a calculated.
神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 川瀬 啓悟; Esirkepov, T. Zh.; 福田 祐仁; 桐山 博光; 岡田 大; 大東 出; 亀島 敬; 林 由紀雄; et al.
Physical Review Letters, 103(23), p.235003_1 - 235003_4, 2009/12
被引用回数：108 パーセンタイル：93.69(Physics, Multidisciplinary)Laser light reflection by a relativistically moving electron density modulation (flying mirror) in a wake wave generated in a plasma by a high intense laser pulse is investigated experimentally. A counter-propagating laser pulse is reflected and up shifted in frequency with a multiplication factor of 37-66, corresponding to the extreme ultraviolet wavelength. The demonstrated flying mirror reflectivity (from 3
10
to 210
, and from 1.310
to 0.610
for the photon number and pulse energy, respectively) is close to the theoretical estimate for the parameters of experiment.
Esirkepov, T. Zh.; Bulanov, S. V.; Zhidkov, A.*; Pirozhkov, A. S.; 神門 正城
European Physical Journal D, 55(2), p.457 - 463, 2009/11
被引用回数：11 パーセンタイル：47.88(Optics)Employing the "Flying Mirror" concept, we are developing a compact, tunable high-power coherent X-ray source. It will expand the range of applications of the powerful X-ray sources: high-contrast imaging of biological objects, multi-photon ionization in atomic physics and spectroscopy, novel properties of matter in material sciences, and nonlinear quantum electrodynamics processes.
Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Zh.; Habs, D.*; Pegoraro, F.*; 田島 俊樹*
European Physical Journal D, 55(2), p.483 - 507, 2009/11
被引用回数：114 パーセンタイル：80.05(Optics)The paper is devoted to the prospects of using the laser radiation interaction with plasmas in the laboratory relativistic astrophysics context. We discuss the dimensionless parameters characterizing the processes in the laser and astrophysical plasmas and emphasize a similarity between the laser and astrophysical plasmas in the ultra relativistic energy limit. In particular, we address basic mechanisms of the charged particle acceleration, the collisionless shock wave and magnetic reconnection and vortex dynamics properties relevant to the problem of ultrarelativistic particle acceleration.
小瀧 秀行; 大東 出; 神門 正城; 林 由紀雄; 川瀬 啓悟; 亀島 敬*; 福田 祐仁; 本間 隆之; Ma, J.*; Chen, L. M.*; et al.
Physical Review Letters, 103(19), p.194803_1 - 194803_4, 2009/11
被引用回数：60 パーセンタイル：87.57(Physics, Multidisciplinary)A high stability electron bunch is generated by laser wakefield acceleration with the help of a colliding laser pulse. The wakefield is generated by a laser pulse; the second laser pulse collides with the first pulse at 180
and at 135 realizing optical injection of an electron bunch. The electron bunch has high stability and high reproducibility compared with single pulse electron generation. In the case of 180 collision, special measures have been taken to prevent damage. In the case of 135 collision, since the second pulse is counter-crossing, it can not damage the laser system.
Zhidkov, A.*; Esirkepov, T. Zh.; 藤井 隆*; 根本 孝七*; Koga, J. K.; Bulanov, S. V.
Physical Review Letters, 103(21), p.215003_1 - 215003_4, 2009/11
被引用回数：19 パーセンタイル：67.96(Physics, Multidisciplinary)An optically dense ionization wave produced by two femtosecond (
10/30 fs) laser pulses focused cylindrically and crossing each other may become an efficient coherent X-ray converter in accordance with the Semenova-Lampe theory. The resulting velocity of a quasiplane ionization wave in the vicinity of pulse intersection changes with the angle between the pulses from the group velocity of ionizing pulses to infinity allowing a tuning of the wavelength of X rays and their bunching. The X-ray spectra after scattering of a lower frequency and long coherent light pulse change from the monochromatic to high order harmonic-like with the duration of the ionizing pulses.
中村 龍史; 福田 祐仁; 余語 覚文; 反保 元伸; 神門 正城; 林 由紀雄; 亀島 敬*; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Zh.; Pikuz, T. A.*; et al.
Physics of Plasmas, 16(11), p.113106_1 - 113106_8, 2009/11
被引用回数：16 パーセンタイル：49.41(Physics, Fluids & Plasmas)クーロン爆縮による高エネルギー負イオン発生について研究を行った。クラスターターゲットやガスプラズマターゲットに高強度レーザーを照射した場合、クーロン爆発により正イオンが高エネルギーまで加速される。同じ電界により負イオンは反対方向に加速され、その結果正イオンの最大エネルギーの数分の一程度まで加速される。本論文では、負イオンの加速を説明するクーロン理論モデルの詳細とそれに関する粒子シミュレーションの結果を示す。またわれわれの研究所で行われた高エネルギー負イオン加速の実験結果についても示す。
福田 祐仁; Faenov, A. Ya.; 反保 元伸; Pikuz, T. A.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 余語 覚文; 榊 泰直; 亀島 敬*; et al.
Physical Review Letters, 103(16), p.165002_1 - 165002_4, 2009/10
被引用回数：178 パーセンタイル：96.61(Physics, Multidisciplinary)小型極短パルスレーザーとクラスターターゲットを用いた新しいイオン加速手法を提案する。この手法では、従来手法よりも小さな発散角(3.4)で、イオンの加速エネルギー1020MeV/uを達成した。この加速エネルギーは、固体ターゲットを用いた従来手法の約10倍増に相当する。粒子コードによるシミュレーションにより、クラスターターゲット裏面の臨界密度プラズマ中で成長する強力な電磁場構造が、高エネルギーイオン発生に重要な役割を果たしていることが示唆されている。
神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 福田 祐仁; Esirkepov, T. Zh.; 大東 出; 川瀬 啓悟; Ma, J. L.*; Chen, L. M.*; 林 由紀雄; 森 道昭; et al.
European Physical Journal D, 55(2), p.465 - 474, 2009/09
被引用回数：19 パーセンタイル：63.69(Optics)高強度レーザーとプラズマの非線型な相互作用により、高エネルギーの粒子やX線からTHz領域までの光子が生成される。われわれの高周波電磁放射生成方法は、高強度超短パルスレーザーにより作られる航跡波に近赤外のレーザー光を相互作用させるものである。この飛翔鏡の原理検証実験についてレビューを行う。また、われわれの実験では同時に、低周波の電磁波生成も観測している。これはプラズマ中に生成されるソリトンからの電磁放射であると認識している。ソリトンは、不足密度プラズマ中で生成され、レーザー光のエネルギーの一部をレーザーと同一の偏光の低周波電磁波として閉じこめ、プラズマと真空の境界で電磁放射を行うものである。このソリトンからの低周波電磁波を偏光分解計測した結果を報告する。
匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.-L.; 森 道昭; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.464 - 467, 2009/09
高エネルギー陽子発生における薄膜ターゲットからの紫外高調波を、レーザーのパルス幅を変えて計測した。陽子の最大エネルギーは、およそ1MeVであった。パルス幅500fsのとき、4次までの紫外高調波が測定された。パルス幅を100fsや30fsに変えた場合、紫外高調波においてスペクトルの広がりやシフトが測定された。
Pirozhkov, A. S.; Choi, I. W.*; Sung, J. H.*; Lee, S. K.*; Yu, T. J.*; Jeong, T. M.*; Kim, I. J.*; Hafz, N.*; Kim, C. M.*; Pae, K. H.*; et al.
AIP Conference Proceedings 1153, p.7 - 15, 2009/07
High-power laser contrast is challenging to measure, especially in the real target irradiation conditions. We present a convenient and relatively simple contrast diagnostic technique based on the measurement of target specular reflectivity. The reflectivity remains high even at irradiances above 
W/cm
in the case of a high-contrast prepulse-free laser. On the contrary, the specular reflectivity drops at high irradiances in the case of an insufficient contrast, due to the beam break-up and increased absorption caused by the preformed plasma. The technique was demonstrated using three laser systems with different contrast conditions: Astra (CLF, RAL), TiS laser at APRI, GIST, and J-KAREN (APRC, JAEA).
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Zh.; 福田 祐仁; Chen, L.-M.*; 大東 出; 小倉 浩一; 本間 隆之; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; et al.
AIP Conference Proceedings 1153, p.274 - 284, 2009/07
A strongly nonlinear breaking wake wave driven by an intense laser pulse can act as a partially reflecting relativistic mirror (the Flying Mirror). Upon reflection from such mirror, a counter-propagating optical-frequency laser pulse is directly converted into high-frequency radiation, with a frequency multiplication factor 
(the double Doppler effect). We present the results of recent experiment in which the photon number in the reflected radiation was more than 
times larger than in our proof-of-principle experiment. It is notable that the energy of laser was increased about three times. The Flying Mirror promises to generate intense coherent ultrashort XUV and X-ray pulses that inherit their temporal shape and polarization from the original optical-frequency (laser) pulses. Furthermore, the reflected radiation bears important information about the reflecting wake wave itself, which can be used for the diagnostics.
福田 祐仁; Faenov, A. Ya.; 反保 元伸; Pikuz, T. A.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 余語 覚文; 榊 泰直; 亀島 敬; et al.
AIP Conference Proceedings 1153, p.85 - 93, 2009/07
本研究では、ガスと固体との中間体であり、不連続媒質であるクラスターに着目し、高強度レーザーとクラスターターゲットとの高度に非線形な相互作用により生成する臨界密度近傍プラズマ中での磁場を介したイオン加速実験を行った。真空中でレーザーと相互作用するクラスターターゲットは、背景ガス(アンダーデンスプラズマを生成)とクラスター(オーバーデンスプラズマを生成)との混合体であるため、レーザーとクラスターターゲットのパラメータを適切にコントロールすることで、臨界密度近傍プラズマ"を自在に生成させることができる。われわれは、このクラスターターゲットを用いた実験により、レーザー光の"自己収束"による23mm長のレーザー光ガイディングと1020MeV/nのイオン加速を実証した。
守田 利昌; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Zh.; Koga, J. K.; 山極 満
AIP Conference Proceedings 1153, p.103 - 112, 2009/07
ダブルレイヤーターゲットへの斜め入射レーザーパルスによる陽子加速において、ターゲットの中心からずれた位置にレーザーを照射することにより、生成プロトンのエネルギー広がりを狭めることが可能であることをPICシミュレーションで示す。これは生成プロトンのエネルギースペクトルをコントロールする方法となる。高エネルギープロトンは初期ターゲットの中心からレーザー進行方向にずれた位置から生じる。プロトンレイヤーの位置と大きさを調整することで高エネルギーかつエネルギー広がりの小さいプロトンを生成できることを示す。
Esirkepov, T. Zh.; Bulanov, S. V.; 神門 正城; Pirozhkov, A. S.; Zhidkov, A.*
Physical Review Letters, 103(2), p.025002_1 - 025002_4, 2009/07
被引用回数：58 パーセンタイル：87.18(Physics, Multidisciplinary)An ultra-bright high-power X- and -radiation source is proposed. A high-density thin plasma slab, accelerating in the radiation pressure dominant regime by an ultra-intense electromagnetic wave, reflects a counter-propagating relativistically strong electromagnetic wave, producing extremely time-compressed and intensified radiation. The reflected light contains relativistic harmonics generated at the plasma slab, all upshifted with the same factor as the fundamental mode of the incident light. The theory of an arbitrarily moving thin plasma slab reflectivity is presented.
