超高強度短パルスレーザーの時間波形がイオン加速へ与える影響

超高強度短パルスレーザーと固体薄膜との相互作用により高エネルギーイオンを発生させる手法は、加速器の小型化をはじめとした様々な方面への応用が期待されている。 応用に資するために、発生するイオンビームを制御することが必要不可欠であり、我々はイオン加速性能を最も左右するレーザーの時間波形に着目し、これを制御することで発生するイオンの制御を行うことに挑戦してきている。 制御のためのノブを探るため、独立なペタワット級レーザーJ-KAREN-P（QST関西研）とDraco-PW （ドイツヘルムホルツ研究所）を用い、レーザーの時間波形の精密な制御を行い、同じ材質のターゲット、及びクロスキャリブレーションされた計測機器を用いることで、双方のイオン加速結果を詳細に比較し、同様のイオン加速結果を一致させる条件を得た。この背景にあるイオン加速メカニズムを調査するため、数百ピコ秒前からのレーザー波形を組み込んだ流体シミュレーション及び3D Particle In Cellシミュレーションを行った。イオンの高エネルギー化の背景にある加速メカニズムは、レーザーパルスの相対論的透過現象がカギを握り、レーザーからプラズマへの高効率エネルギー変換が起こっていることが判明した。本講演ではこれらの詳細に関して報告する。
第77回物理学会年次大会