Boosting the energies of laser-driven ion beam by controlling the high density plasma through relativistic transparency

通过相对论透明度控制高密度等离子体来提高激光驱动离子束的能量

• 批准号: 21KK0049
• 负责人: 西内 満美子
• 金额: $ 12.06万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-10-07 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21KK0049/
• 关键词: 超高強度レーザー; イオン加速; レーザーの時間波形制御; 相対論的透過現象

本研究の目的は、超高強度レーザーによって生成された高密度相対論的プラズマを制御することで、高エネルギーイオン発生を制御することである。生成される相対論的高密度プラズマを相対論的透過現象を介して、制御可能な「光学的に透明なプラズマとの相互作用」に落とし込み、屈折率の制御により、プラズマを制御する。本研究の実施には、研究を行うのが最適かつ唯一無二のレーザーであるDraco-PWレーザー（ドイツのヘルムホルツ研究所（HZDR））及びKPSIのJ-KAREN-Pレーザーを用い、両者にて結果を再現することで信頼性の高いデータを取得する。今年度は、Draco-PWレーザー、及び、J-KAREN-Pレーザーにおける共同実験を行なった。レーザーの時間波形はわずか数百フェムト秒の間に10桁近く急激に強度が変化するため、時間波形の微小な違いがプラズマのダイナミクスに大きな変化を引き起こす。この情報を得るため、レーザーに対してプラズマが相対論的透過になるタイミングの計測に挑戦した。今年度前半においては、計測手法の確立をDraco-PWレーザーを用いて行い、今年度後半にて、その手法をJ-KAREN-Pレーザーに持ち込んで、実際を行い、厚みを変えたプラスチックターゲット（レーザーの進行方向に異なる密度を持つプラズマを生成することと等価）を用いたデータ取得を行った。前年度と同様、実験がない時は、情報交換、データ解析の議論、次回実験のプラニングなどを、HZDRの研究者と共にウェブ形式での会議を2週間に一度のペースで定期的に行なった。

The purpose of this study is to control the development of ultra-high-density optical fibers. The generation of relatively high density optical fibers and the control of relatively high optical fiber transmission phenomena may be controlled by optical fiber transmission interaction. The implementation of this study, research and implementation of the best possible way to improve the quality of the information obtained from Draco-PW Research Institute (HZDR) and KPSI J-KAREN-P, and the results of the study. This year, Draco-PW, and J-KAREN-P are working together. The time waveform changes from hundreds of seconds to 10 seconds, and the intensity of the near excitation changes from small to large. This information is obtained through the measurement of the relevant information. In the first half of this year, the measurement method is established in the middle of the operation, in the second half of this year, the method is J-KAREN-P, in the middle of the operation, the thickness is changed, and the density is changed. The previous year, the same time, information exchange, data analysis and discussion, the second time, the HZDR researchers and a total of its form of meetings, 2 weeks, once, and regularly.

项目成果

ヘルムホルツ-ゼントルムドレスデンロッセンドルフ研究所(ドイツ)

亥姆霍兹中心德累斯顿罗森多夫研究所（德国）

Highly charged energetic ion beam from high temperature high density plasma produced by temporally controlled short-pulse high inｚtensity lasers

由时控短脉冲高强度激光器产生的高温高密度等离子体产生的高能离子束

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Kon;M. Nishiuchi;Y. Fukuda;K. Kondo;K. Ogura;A. Sagisaka;Y. Miyasaka;N. P. Dover;M. Kando;A. S. Pirozhkov;I. Daito;L. Chang;Il W. Choi;C. Hee Nam;T. Ziegler;H.-P. Schlenvoigt;K. Zeil;U. Schramm;and H. Kiriyam;M. Nishiuchi et al.,;M. Nishiuchi et al.,;金田英宏;M. Nishiuchi et al.,
• 通讯作者: M. Nishiuchi et al.,

Enhanced ion acceleration from transparency-driven foils demonstrated at two ultraintense laser facilities.

• DOI: 10.1038/s41377-023-01083-9
• 发表时间: 2023-03-13
• 期刊: LIGHT-SCIENCE & APPLICATIONS
• 影响因子: 19.4
• 作者: Dover, Nicholas P. P.;Ziegler, Tim;Assenbaum, Stefan;Bernert, Constantin;Bock, Stefan;Brack, Florian-Emanuel;Cowan, Thomas E. E.;Ditter, Emma J. J.;Garten, Marco;Gaus, Lennart;Goethel, Ilja;Hicks, George S. S.;Kiriyama, Hiromitsu;Kluge, Thomas;Koga, James K. K.;Kon, Akira;Kondo, Kotaro;Kraft, Stephan;Kroll, Florian;Lowe, Hazel F. F.;Metzkes-Ng, Josefine;Miyatake, Tatsuhiko;Najmudin, Zulfikar;Pueschel, Thomas;Rehwald, Martin;Reimold, Marvin;Sakaki, Hironao;Schlenvoigt, Hans-Peter;Shiokawa, Keiichiro;Umlandt, Marvin E. P.;Schramm, Ulrich;Zeil, Karl;Nishiuchi, Mamiko
• 通讯作者: Nishiuchi, Mamiko

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

超高强度短脉冲激光时间波形对离子加速的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 西内満美子;N.Dover;T.Ziegler;今亮;C.Liu;宮武達彦;竹本伊吹;榊泰直;近藤康太郎;M.Garten;I.Gothel;H.Low;S.Achenbaum;C.Barnerd;S.Bock;E.Ditter;O.Ettlinger;G.Hicks;桐山博光;J.Koga;Z.Najmudin;M.Umlandt;T.Puschel;U.Marvin;渡辺幸信;神門正城;U.Schramn;K.Zeil
• 通讯作者: K.Zeil

Enhancement of ion acceleration from transparency-driven foils demonstrated at two ultra-intense laser facilities

在两个超强激光设施中演示了透明驱动箔增强离子加速的效果

• 发表时间: 2023
• 作者: A. Kon;M. Nishiuchi;Y. Fukuda;K. Kondo;K. Ogura;A. Sagisaka;Y. Miyasaka;N. P. Dover;M. Kando;A. S. Pirozhkov;I. Daito;L. Chang;Il W. Choi;C. Hee Nam;T. Ziegler;H.-P. Schlenvoigt;K. Zeil;U. Schramm;and H. Kiriyam;M. Nishiuchi et al.,;M. Nishiuchi et al.,
• 通讯作者: M. Nishiuchi et al.,