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2009 Fiscal Year Annual Research Report

「光速飛翔鏡」による新しいX線発生機構の研究

Research Project

Project/Area Number 20244065
Research InstitutionJapan Atomic Energy Agency

Principal Investigator

BULANOV Sergei  Japan Atomic Energy Agency, 量子ビーム応用研究部門, 研究職 (00391318)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 神門 正城  独立行政法人 日本原子力研究開発機構, 研究副主幹 (50343942)
ESIRKEPOV Timur  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 研究副主幹 (10370363)
PIROZHKOV Alexander  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 研究職 (00446410)
河内 哲哉  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 研究主幹 (40343941)
桐山 博光  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 研究副主幹 (40354972)
Keywords高強度レーザー / レーザープラズマ相互作用 / 非線形ラングミュア波 / アト秒X線 / 水の窓X線 / 周波数上昇 / 高次高調波
Research Abstract

昨年度実施した正面衝突型飛翔鏡実験の3次元粒子シミュレーションを実施し、衝突点の位置の再現と飛翔鏡によりレーザー光が反射されることを示した。これは前年度得られた解析モデルとよく一致した。加えて、反射過程がコヒーレントであるので、波が破壊した際の構造を反映した反射光の空間構造が出来ることを示した。これは波の破壊を観測する道具として使える可能性がある。これらの結果は、実験結果と共に論文に出版された[M. Kando et al., Phys. Rev. Lett.]。
実験研究では、当初想定していなかった高次高調波の生成が観測された。これは、相対論的レーザー強度(6.5x10^18W/cm^2)にてヘリウムガス(完全電離密度(2-7)x10^19cm^-3)に照射されたときに観測された。この高次高調波は、偶数次と奇数次の高調波を含み、最大126次までは高調波として分離ができ、分光器の限界により分解できない連続成分は200eVから320eV程度までと水の窓領域のX線生成が達成された。これらは、いわゆる原子の高次高調波やプラズマ電子が関連する非線形トムソン散乱、電子が航跡波で蛇行することによるベータトロン放射などの発生機構では説明できないものであった。今回、我々は、次のようなモデルを考案した。まず、高強度レーザーがプラズマ中での自己集束により、強度が高まり、レーザー側方に舳先波(bow wave)を作り、後方にはバブル壁(bubble wall)が作られる。これらが交わる部分には局所的にスパイク状の電子分布ができる。この現象は粒子シミュレーションでも、カタストロフィー理論でも説明できる。このスパイク状分布とレーザー場が協同的に働くことにより、協同的シンクロトロンまたは非線形的トムソン散乱が起きて発生するというものである。これは全く新しいモデルであり、新しいX線発生機構となるものである(論文投稿準備中)。

  • Research Products

    (39 results)

All 2010 2009 Other

All Journal Article (25 results) (of which Peer Reviewed: 25 results) Presentation (12 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Method of Observing the Spot Where Full-Power Counter-Propagating Laser Pulses Collide in Plasma Media2010

    • Author(s)
      Keigo Kawase, Masaki Kando, Alexander S.Pirozhkov, 他
    • Journal Title

      Applied Physics Express 3

      Pages: 016101-1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation of Interaction of Short Laser Pulses with Large Clusters and Applications to Imaging Processes2010

    • Author(s)
      A.Ya.Faenov, Y.Fukuda, T.A.Pikuz, 他
    • Journal Title

      Journal of the Korean Physical Society 56

      Pages: 279-286

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dependence of the Ion Energy on the Parameters of the Laser Pulse and Target in the Radiation Pressure Dominated Regime of Acceleration2010

    • Author(s)
      E.Yu.Echkina, I.N.Inovenkov, T.Zh.Esirkepov, 他
    • Journal Title

      Plasma Physics Reports 36

      Pages: 15-29

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unlimited Ion Acceleration by the Radiation Pressure2010

    • Author(s)
      S.V.Bulanov, E.Yu.Echkina, T.Zh.Esirkepov, 他
    • Journal Title

      Physical Review Letters 104

      Pages: 135003-1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-spatiotemporal-quality petawatt-class laser system2010

    • Author(s)
      Hiromitsu Kiriyama, Mori Michiaki, Yoshiki Nakai, 他
    • Journal Title

      Applied Optics 49

      Pages: 2105-2115

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electron Optical Injection with Head-On and Countercrossing Colliding Laser Pulses2010

    • Author(s)
      H.Kotaki, I.Daito, M.Kando, 他
    • Journal Title

      Physical Review Letters 103

      Pages: 194803-1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] プラズマ中に作られる相対論的飛翔鏡からの光の反射と短波長化2010

    • Author(s)
      神門正城
    • Journal Title

      真空(Journal of the Vacunm Society of Japan) 52

      Pages: 437-440

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 相対論的速度で動く鏡からの光の反射-レーザー・プラズマが作る航跡波からの電磁波の反射と周波数上昇-2010

    • Author(s)
      神門正城
    • Journal Title

      プラズマ・核融合学会誌 86

      Pages: 164-168

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relativistic Laser-Matter Interaction and Relativistic Laboratory Astrophysics2009

    • Author(s)
      S.V.Bulanov, T.Zh.Esirkepov, 他
    • Journal Title

      The European Physical Journal D 55

      Pages: 483-507

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fundamental processes in relativistic laser plasmas2009

    • Author(s)
      S.V.Bulanov
    • Journal Title

      Eur.Phys.J.- Special Topics 175

      Pages: 165-174

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Submicrometer-resolution in situ imaging of the focus pattern of a soft x-ray laser by color center formation in LiF crystal2009

    • Author(s)
      A.Ya.Faenov, Y.Kato, M.Tanaka, T.A.Pikuz, 他
    • Journal Title

      Optics Letters 34

      Pages: 941-943

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low-threshold ablation of dielectrics irradiated by picosecond soft x-ray laser pulses 12009

    • Author(s)
      A.Ya.Faenov, N.A.Inogamov, V.V.Zhakhovsku, 他
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 94

      Pages: 231107-1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the ion acceleration by high power electromagnetic waves in the radiation pressure dominated regime2009

    • Author(s)
      Sergei V.Bulanov, Timur Zh.Esirkepov, 他
    • Journal Title

      Comptes Rendus Physique 10

      Pages: 216-226

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Boosted High-Harmonics Pulse from a Double-Sided Relativistic Mirror2009

    • Author(s)
      T.Zh.Esirkepov, S.V.Bulanov, M.Kando, 他
    • Journal Title

      Physical Review Letters 103

      Pages: 025002-1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ionography of nanostructures using laser cluster plasma source2009

    • Author(s)
      A.Ya.Faenov, TA.Pikuz, Y.Fukuda, M.Kando, H.Kotaki, 他
    • Journal Title

      JETP Lett. 89

      Pages: 577-583

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation of stable and low-divergence 10-MeV quasimonoenergetic electron bunch using argon gas jet2009

    • Author(s)
      M.Mori, K.Konda, Y.Mizuta, 他
    • Journal Title

      Phys.Rev.Special Topics Accelerators and Beams 12

      Pages: 082801-1-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental studies of the high and low frequency electromagnetic radiation produced from nonlinear laser plasma interaction2009

    • Author(s)
      M.Kando, A.S.Pirozhkov, Y.Fukuda, T.Esirkepov, 他
    • Journal Title

      European Physical Journal D 55

      Pages: 465-474

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Conventional and Propagation-based Phase Contrast Imaging of Nanostr uctures Using Femtosecond Laser Driven Cluster Plasma Source and Li F Crystal Soft X-ray Detectors2009

    • Author(s)
      S.Gasilov, A.Faenov, T.Pikuz, I.Skobelev, A.Boldarev, 他
    • Journal Title

      Contrib.Plasma Phys. 49

      Pages: 488-495

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spallative Ablation of Metals and Dielectrics2009

    • Author(s)
      N.A.Inogamov, A.Ya.Faenov, V.A.Khokhlov, V.V.Zhakhovskii
    • Journal Title

      Contrib.Plasma Phys. 49

      Pages: 455-466

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ionography of Submicron Foils and Nanostructures Using Ion Flow Generated in FS-Laser Cluster Plasma2009

    • Author(s)
      A.Ya.Faenov, T.A.Pikuz, S.A.Pikuz Jr., 他
    • Journal Title

      Contrib.Plasma Phys. 49

      Pages: 507-516

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Femtosecond-Laser-Driven Cluster-Based Debris-Free Soft X-ray Source for Nanostructure Imaging2009

    • Author(s)
      T.A.Pikuz, A.Ya.Faenov, 他
    • Journal Title

      J.Plasma Fusion Res.SERIES 8

      Pages: 1300-1303

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Laser pulse guiding and electron acceleration in the ablative capillary discharge plasma2009

    • Author(s)
      T.Kameshima, H.Kotaki, M.Kando, 他
    • Journal Title

      Phys.Plasmas 16

      Pages: 093101-1-10

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Wide-field-of-view phase-contrast imaging of nanostructures with a comparatively large polychromatic soft x-ray plasma source2009

    • Author(s)
      S.V.Gasilov, A.Ya.Faenov, T.A.Pikuz, 他
    • Journal Title

      Optics Letters 34

      Pages: 3268-3270

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Propagation-based phase-contrast enhancement of nanostructure imagesusing a debris-free femtosecond-laser-driven cluster-based plasma soft x-ray source and an LiF crystal detector2009

    • Author(s)
      Tatiana A.Pikuz, Anatoly Ya.Faenov, Sergei V.Gasilov, 他
    • Journal Title

      Applied Optics 48

      Pages: 6271-6276

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of Photon Number Reflected by the Relativistic Flying Mirror2009

    • Author(s)
      M.Kando, A.S.Pirozhkov, K.Kawase., T.Zh.Esirkepov, 他
    • Journal Title

      Physical Review Letters 103

      Pages: 235003-1-4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Relativistic Laser Plasma and Astrophysics2010

    • Author(s)
      Sergei V.Bulanov
    • Organizer
      Fellow Workshop on Laser Plasma Physics and Photonics
    • Place of Presentation
      京都府相楽郡精華町
    • Year and Date
      2010-03-26
  • [Presentation] レーザー対向入射型相対論的飛翔鏡によるXUV光発生(I)2010

    • Author(s)
      川瀬啓吾
    • Organizer
      第65回日本物理学会年次大会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      2010-03-22
  • [Presentation] レーザー対向入射型相対論的飛翔鏡によるXUV光発生(II)2010

    • Author(s)
      神門正城
    • Organizer
      第65回日本物理学会年次大会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      2010-03-22
  • [Presentation] Mechanism of High Efficiency Ion Acceleration in Relativistic Laser Plasmas2010

    • Author(s)
      Sergei V.Bulanov
    • Organizer
      第65回日本物理学会年次大会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      2010-03-21
  • [Presentation] Fundamental Physics and Relativistic Astrophysics with Short Pulse High Power Lasers2009

    • Author(s)
      Sergei V.Bulanov
    • Organizer
      International Workshop on Extreme Intensity Laser and Science
    • Place of Presentation
      Rockville, Maryland, USA
    • Year and Date
      2009-12-17
  • [Presentation] Fundamental Physics and Relativistic Astrophysics with Super Powerful Lasers2009

    • Author(s)
      Sergei V.Bulanov
    • Organizer
      ReNeW-High Energy Density Laboratory Plasma Workshop
    • Place of Presentation
      Rockville, Maryland, USA
    • Year and Date
      2009-11-17
  • [Presentation] Development of high peak power, high contrast OPCPA/Ti : sapphire hybrid laser system2009

    • Author(s)
      Hiromitsu Kiriyama
    • Organizer
      The 8th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Pacific Rim 2009)
    • Place of Presentation
      上海、中国
    • Year and Date
      2009-09-02
  • [Presentation] Fundamental Physics and Relativistic Astrophysics with Super Powerful Lasers2009

    • Author(s)
      Sergei V.Bulanov
    • Organizer
      Modern Challenges in Nonlinear Plasma Physics
    • Place of Presentation
      Halkidiki, Greece
    • Year and Date
      2009-06-19
  • [Presentation] High intensity, high beam quality laser pulses with a double CPA, OPC PA/Ti : sapphire laser system for studying relativistic light-matter interactions2009

    • Author(s)
      Hiromitsu Kiriyama
    • Organizer
      2nd International Conference on Ultra-Intense Laser Interaction Science (ULIS 2009)
    • Place of Presentation
      Frascati, Italy
    • Year and Date
      2009-05-25
  • [Presentation] Relativistic Laboratory Astrophysics with Relativistic Laser Plasmas2009

    • Author(s)
      Sergei V.Bulanov
    • Organizer
      4-th International Sakharov Conference on Physics
    • Place of Presentation
      Moscow, Russia
    • Year and Date
      2009-05-22
  • [Presentation] New mechanism of harmonic generation in relativistic plasma2009

    • Author(s)
      Alexander S.Pirozhkov
    • Organizer
      SPIE Europe : Optics and Optoelectronics
    • Place of Presentation
      Prague, Czech Republic
    • Year and Date
      2009-04-22
  • [Presentation] XUV and IR electromagnetic radiation from nonlinear laser-plasma interaction2009

    • Author(s)
      Masaki Kando
    • Organizer
      SPIE Europe : Optics and Optoelectronics
    • Place of Presentation
      Prague, Czech Republic
    • Year and Date
      2009-04-22
  • [Book] Laser-Driven Relativistic Plasmas Applied for Science, Industry, and Medicine2009

    • Author(s)
      P.Bolton, S.V.Bulanov, H.Daido (Editors)
    • Total Pages
      458
    • Publisher
      American Institute of Physics
  • [Remarks]

    • URL

      http://wwwapr.kansai.jaea.go.jp/aprc/research/la/

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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