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2015 Fiscal Year Annual Research Report

超高強度X線場を用いたホロー原子固体状態の研究

Research Project

Project/Area Number 25247093
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

米田 仁紀  電気通信大学, 学内共同利用施設等, 教授 (00210790)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 北村 光  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60335297)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsレーザー / X線レーザー / フォトニクス / 内殻電子励起 / X線自由電子レーザー / 高エネルギー密度科学
Outline of Annual Research Achievements

X線自由電子レーザー励起原子準位レーザーとして、これまでの記録を一ケタ短くした世界最短波長を発振に成功し、その結果をNatureに発表した。一方、実験では、さらにX線レーザーの高コヒーレント化のために、幾何学的な表面構造を持つターゲットや多層構造を乙ターゲット、さらには銅原子間の相互作用が小さい化合物ターゲットでの実験を行い、観測されたスペクトルから、コヒーレンスの制御がハードX線の領域でも可能なことを見い出した。
理論的な研究も、電子軌道の空孔によるスペクトルを、孤立原子状態であるが各準位で網羅的に調べることを行い、そのエネルギーシフトが起きた遷移でも利得が観測できることを示した。このことは、1つの1s-2p遷移を使って広帯域なX線レーザーを生成で切ることを意味しており、アト秒への短縮化に向けて、実現的な方法が見いだせたことになった。
一方固体密度中の原子を取り扱う理論モデルの開発が急務で、実験で得られている特徴的なスペクトルを説明するために、特に、固体内原子の共鳴ハードX線による分極を考慮する必要がある。分極も固体密度となると、隣接原子の影響や固体内のバンド構造による影響を受けるために、非励起原子の基底関数すら求めるのが困難になる。隣接原子の影響は、その原子自身の励起による変化だけでなく、イオン化した電子が伝導帯内に放出され、それが電子プラズマ波となって伝播することも考慮する必要がある。そこで、我々は、原子に対して連続状態と束縛状態を密度行列形式の時間依存Hartree-Fock解法用いて記述し、通常2準位原子系で用いられるBloch方程式を多準位原子系+連続状態に拡張して解く方法の開発を開始した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (4 results)

All 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Atomic inner-shell laser at 1.5-ångström wavelength pumped by an X-ray free-electron laser2015

    • Author(s)
      H. Yoneda, Y. Inubushi, K. Nagamine, Y. Michine, H. Ohashi, H. Yumoto, K. Yamauchi, H. Mimura, H. Kitamura, T. Katayama, T. Ishikawa and M. Yabashi
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 524 Pages: 446-449

    • DOI

      10.1038/nature14894

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Ultra-Intense X-Ray Laser Matter Interaction with Hard X-Ray Free Electron Laser2015

    • Author(s)
      H. Yoneda
    • Organizer
      The Ninth International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA 2015)
    • Place of Presentation
      Seattle, USA
    • Year and Date
      2015-09-20 – 2015-09-25
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Intense x-ray interaction experiments with SACLA x-ray free electron laser2015

    • Author(s)
      H. Yoneda
    • Organizer
      The 11th International Conference on Super-Intense Laser Atom Physics,
    • Place of Presentation
      Bordeaux , France
    • Year and Date
      2015-09-07 – 2015-09-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Intense Resonant X-Ray Interaction with Matter2015

    • Author(s)
      H. Yoneda
    • Organizer
      The 2015 X-Ray Science Gordon Conference
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Year and Date
      2015-07-26 – 2015-07-31
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2017-01-06  

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