|
集光強度が1022W/cm2を超える超高強度レーザーと物質との相互作用では、放射反作用を介したレーザーからγ線へのエネルギー輸送が支配的となる。その結果、レーザー・プラズマ相互作用による超高出力のγ線発生が可能であることを先行研究において示していた。そこで本申請課題では、光核反応やそこで発生する中性子と原子核との相互作用など、γ線から多種の量子線へのエネルギー輸送過程の解明を目的に、原子核反応を取り入れた新しい粒子シミュレーションコードの開発に着手した。また開発したコードを用いて、レーザー駆動ガンマ線実現のための実証実験の提案や、原子核反応により発生する中性子や陽電子の特性及び発生条件の解明を行い新しいレーザー駆動量子線源の可能性を探ることを目的とした。
1年目は「京」コンピュータを利用した大型計算によりレーザープラズマ相互作用により発生するγ線発生の解明を行い、γ線の放出角度分布や変換効率等を3次元計算により定量的に評価した。2年目は、レーザー駆動γ線のターゲット内での輸送過程を粒子シミュレーション(PIC)コードに取り込んだ。このコードではコンプトン散乱、Bethe-Heitler過程による電子・陽電子対生成、光核反応を考慮してありレーザープラズマ相互作用におけるγ線輸送の定量的評価が可能となった。
3年目は、開発したコードを用い陽電子発生についての解析を行った。レーザー駆動γ線が短パルス、MeV領域にスペクトルピークを持つなどの特徴を持つことから、Bethe-Heitler過程を利用した陽電子線発生においてもユニークな特徴を持つことが期待される。特に、100MeVを超える高エネルギーかつ準単色性を持つ陽電子発生の可能性が明らかになった。この陽電子線源の詳細については、今後更に研究を進め新しいレーザー駆動陽電子線源の提案へつなげる。
|
