Letter

物理:レーザー加速で得られる準単一エネルギーのMeVイオンビーム

Nature 439, 7075 doi: 10.1038/nature04400

レーザー加速による単一エネルギー電子の相対論的ビームの最近の実現などのような、強力なレーザー・プラズマ相互作用による粒を加速は、急速に発展しつつあり関心集めている分野である。極めて強いレーザーは、通常の加速器を6桁も上回る10 TV m -1(1 TV =1012V)の加速場を作ることができる。1核子あたり数MeVのエネルギーにレーザー加速されたイオンも実際に得られている。このようなイオンビームは、短いパルス長、大きい強度、低い横エミッタンスなどの今までにない特徴を持っているが、エネルギースペクトルはほぼ100%のエネルギー幅を持つ指数型である。このような大きいエネルギー幅は、今まで用いられてきた実験条件に由来するものであるが、この技術のより広い応用に際して最大の障害となっている。今回、レーザー加速により、エネルギーの拡がりを17%と大幅に減らした準単一エネルギーのC5+イオンを得たことを報告する。イオンの1核子あたりの平均エネルギーは3 MeV(1核子あたりの全半値幅はおよそ0.5 MeV)であり、1 psより短いパルス継続時間に対して縦エミッタンスは2×10-6 eVsより小さい。レーザーで加速される大強度、準単一エネルギーのこのようなイオン源は、コンパクトなMeV級イオン加速器、新しい診断技術、医用物理学、核融合の慣性閉じ込めや高速点火などの開発に相当な進歩をもたらすかもしれない。

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