高エネルギー電子によるレーザー核融合爆縮コアプラズマ電磁場診断

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レーザー電子加速によって発生する電子の特性を理解し、さらに単色・高エネルギー・超短パルスの電子線を用い、レーザーと固体の相互作用で発生する電磁場の変化を高速時間分解で捉えることに成功した。高強度レーザーをガス中に照射すると相対論領域の速度で、100フェムト秒以下の超短パルス電子線を発生させることができる。これを光同期が可能な別の高強度レーザーと固体との相互作用部分に照射することで、その電子線の曲げられる様子から発生した電磁場の様子を評価した。二つのレーザーのタイミングを変化させることで、その電磁場の時間変化を観測した。この電子は相対論的速度と非常に短い時間幅を持つため、100フェムト秒以下の時間分解能が達成できた。電子プローブの結果、レーザーと固体の相互作用によって固体内部で高速電子が発生し、それが固体内部から放出されてできる電場が、固体が金属の場合は自由電子が高速電子放出後の正電荷の部分に流れるため、急速にその電場の領域が拡大するのに対し、誘電体の場合は自由電子が存在しないため電場の領域が拡大しないことを観測することができた。本研究においてレーザー電子加速によって発生する電子線によって超高速の電磁場のプローブが可能であることを証明した。将来、レーザー核融合の爆縮や高速点火の際に発生する電磁場の評価にも適用可能で、電子プローブの結果からレーザー核融合の高効率な点火方法を検討することができると考えられる。