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2017 Fiscal Year Annual Research Report

The study on the optical field ionization from a low quantum principal number bound state of heavy ions in extremely relativistic high fiield

Research Project

Project/Area Number 15K05236
Research InstitutionNational Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology

Principal Investigator

近藤 公伯  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 部長(定常) (80225614)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords極相対論的光電場 / 重イオン / トンネル電離
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、研究代表者が所属する研究機関QSTが所有する高ピーク出力レーザー(J-KAREN)を極限的な大きさまで絞り込むことで発生できる極相対論的な光電磁場を実験室にて作り出し、そのような光電磁場中で起こる多光子的なイオン化の様子を実験的に捉える。実験データをこれまで標準とされてきたトンネル電離モデルと比較することで、極相対論的電磁場固有のイオン化モードの有無を見極め、理論的考察を進めて、極相対論的な光電離について明らかにすることを目的とする。
本件の目的達成のためにはJ-KARENレーザーの集光性能が予定通りに高められていることと、計測に必要な専用のTOFイオン分析装置が準備できていることが必要である。これに対し、目標とする集光強度の実現が平成27年度中には達成できず、むしろJ-KARENレーザーの増幅段における拡大光学系の致命的問題点が顕在化したことを受け、平成28年度には、これに対する対処とその結果可能となった高強度光電磁場を利用した薄膜によるイオン加速実験を行った。この結果、レーザー集光性能の目安となるストレース比が0.07程度から、0.4以上まで飛躍的に改善され、陽子線の最大エネルギー54 MeVを得ることができた。一方で、J-KARENレーザーのビーム拡大系における不具合の影響で、パルス圧縮器直前のビームパターンに強度の強い部分が発生することが分かった。
平成29年度には、この不具合を解決し、さらに最終段増幅器で生じた不具合を解消して、再度イオン加速実験が可能な状況を作ることに成功した。トンネル電離の状況を実験的に捉える上でのレーザー装置の準備は整ったが、具体的な観測は今後の研究が必要となった。

  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 8 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] The J-KAREN-P facility laser performance status2018

    • Author(s)
      H. Kiriyama, K. Kondo(末尾), 他16名
    • Journal Title

      The Review of Laser Engineering

      Volume: 46 Pages: 134-137

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scintillator-based transvers proton beam profiler for laser-plasma ion sources2018

    • Author(s)
      N. P. Dover, K. Kondo(末尾), 他15名
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 88 Pages: 073304

    • DOI

      10.1063/1.4994732

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ion acceleration experiment with the high intensity, high contrast J-KAREN-P laser system2018

    • Author(s)
      M. Nishiuchi, K. Kondo(末尾), 他12名
    • Journal Title

      The Review of Laser Engineering

      Volume: 46 Pages: 145-147

  • [Journal Article] Burst intensification by singularity emitting radiation in multi-stream flows2018

    • Author(s)
      A. Pirozhkov, K. Kondo(末尾から3番目), 他21名
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Pages: 17968

    • DOI

      10.1038/s41598-017-17498-5

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Approaching the diffraction-limited, bandwidth-limited Petawatt2017

    • Author(s)
      A. Pirozhkov, K. Kondo(末尾から2番目), 他14名
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 25 Pages: 20486-20501

    • DOI

      10.1364/OE.25.020486

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High power Laser Facilities in Kansai Photon Science Institute2017

    • Author(s)
      K. Kondo, W. Utsumi, M. Kando, M. Nishikino, R. Itakura, H. Kiriyama
    • Journal Title

      Quantum Beam Science

      Volume: 1 Pages: 1-12

    • DOI

      10.3390/qubs1010007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characterization of micron-size hydrogen clusters using Mie scattering2017

    • Author(s)
      S. Jinno, K. Kondo(7番目), 他9名
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 25 Pages: 18774-18783

    • DOI

      10.1364/OE.25.018774

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical modelling of the cluster targets for their optimization in femtosecond-laser-cluster-driven experiments2017

    • Author(s)
      A. S. Boldarev, K. Kondo(末尾から2番目), 他6名
    • Journal Title

      Laser and Particle Beams

      Volume: 35 Pages: 397-408

    • DOI

      10.1017/S0263034617000350

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] X-ray spectroscopy of super-intense laser-produced plasmas for the study of nonlinear processes. Comparison with PIC simulations2017

    • Author(s)
      E. Dalimier, K. Kondo(17番目), 他27名
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conf. Series

      Volume: 810 Pages: 012004

    • DOI

      10.1088/1742-6596/810/1/012004

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ハイパワーレーザーによる高エネルギー密度科学1 学術応用2018

    • Author(s)
      近藤公伯
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第38回年次大会
    • Invited
  • [Presentation] Development of the laser driven ion injector for the new generation heavy ion cancer therapy2018

    • Author(s)
      K. Kondo
    • Organizer
      AFAD 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Laser driven injector for a new generation heavy ion cancer therapy machine in Japan2017

    • Author(s)
      K. Kondo, 他8名
    • Organizer
      Topical Problem of Biophotonics 2017
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-12-17  

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