A New Frontier of Science

高エネルギー密度科学とプラズマフォト二クス

兒玉了祐

大阪大学大学院工学研究科電気電子情報工学専攻

高エネルギー密度状態とは

実験室で宇宙を調べる

超高圧状態の世界

高輝度電磁波・粒子ビーム源

新しい概念のデバイス

高エネルギー密度の状態とは、物質の構造が崩れプラズマになるようなエネルギー状態

1012 erg/cc

1ccの水を1万度程度に加熱するエ

ネルギー

100万気圧の圧力に相当

このような状態は、高出力レーザーで容易に出せる（10億ー1000億気圧、1億度以上）

1012erg/cc

ビッグバン

太陽

1/10億１/10万 1 10万 10億(1立方センチ当りのグラム)

100億

1億

1 00万

1万

100

温度

（度

）

フェルミ縮退

巨大惑星

イオン強結合

電離

超新星爆発

ガンマ線バースト

核燃焼プラズマ

相対論プラズマ

レーザー加速陽電子プラズマ

輻射流体プラズマ

固体－プラズマ中間物質

圧縮性プラズマダイナミックス

1000万気圧

100億気圧

100億気圧以上の圧力１億アンペア以上の超高電流10億ガウス程度の超高磁場レーザーで既に観測されている

レーザー核融合点火燃焼には地球深部の４０倍の超高密度密度と太陽中心の１０倍の超高温状態を実現する必要がある

高出力レーザーを用いた実験室宇宙物理学

もともと、高エネルギー密度状態に関する研究のモーティベーションは1930年代の白色矮星や中性子星

のような宇宙に存在する極限状態の物理を理解することであった。

近年のレーザー技術の進歩によりこれまでに無い極限状態が実現できるようになり、本来の疑問である宇宙プラズマの状態を知る手段としてレーザープラズマを応用できる可能性が出てきた。

図１：左が超新星1987Aの爆発。右は爆発前の映像。

レーザーが発明されたのは1960年である。短

パルス、高強度のレーザーが普及し始めて、レーザーで生成されたプラズマを意味する「レーザープラズマ」という言葉が生まれた。レーザープラズマに関する1964年の論文で、

そのプラズマの特性や応用について言及している。論文の最後に、レーザーを使って超新星爆発で発生する無衝突衝撃波や太陽フレア現象の模擬実験が可能であろうと述べている。しかし、この論文が表題の研究のきっかけにはならなかった。

Onion structure

Heavy elementsT=109-10 K ρ=106-9 g/cc

Lighter elementT=106 K and ρ=10-3 g/cc

Motion of the shock

Each interface is R-T unstable :The light fluid decelerates the heavy fluid

∇p.∇ρ < 0

Muller et al. A&A 251 (1991) 5051D sim. Of SN @ 2000 s

Ryutov et al. PoP 8 (2001) 1804

Ryutov et al. ApJ 518 (1999) 821

1D sim. of experiment @ 20 ns

Robey et al. PoP 8 (2001) 2448

Actual design not found !!!

SN87A : SIMULATION vs EXPERIEMENT

ACCRETION DISK + JETSProtostellar disks always produce protostellar jets via B : D. Lynden-Bell, astro-ph/0203480 (2

Protostar HH30 and its surroun-ding dusty disk + jets. The dir-ection of the jets is perpendicu-lar to the disk.

The magnetic field B « transforms »the strong kinetic momentum energy into high axial velocity jets (ideal Frozen MHD).

Jet Properties :

- hypersonic (Mach=20)v = 50 to 250 km/s,

- length/diameter = 20,

- T = 1 to a few eV,

- η=ρjet/ ρambiant entre 0.1et 10.

Use of lasers and Z-pinches

Large Aspect Jet Generated by Ultra Intense Light and Energetic Electron ILE Osaka Univ.

0-4

4X [μm]

-4

0

4

8

Y [μ

m]

2.0

0.0

I/I 0

Target surface

specularly reflected laser

incident laser

(a)

100TW

Specular Jet

Long scale jets were appeared in the direction of specularly reflected light when ultra-intense laser light propagated in the long scale-length plasma to the high density regions close to the target surface. The jet is created by the reflected light with modulation at high density regions.

アスペクト比：１０００以上のジェットをX線で観測

輻射流体ジェット

K. Shigemori, R. Kodama et al.,PRE 2000

Z-PINCH EXPERIMENTSS.V. Lebedev et al, Astrophys. J. 564, 113 (2002)

Jet+

bow shock

Interaction between the protostellar jet andthe interstellar medium (ISM)

合(Fast Ignition)研究に関連した大電流の振る舞い。電流のチャ

ンネル同士が融合する際、それを取り巻く磁場がリコネクションするために磁場のエネルギーを介して電子ビームのエネルギーが背景プラズマの加熱のエネルギーに消費される。このため、電子ビームは古典的なクーロン散乱で予想される侵入長に比べ異常に短い距離で熱化されてしまうことになる。

現在、宇宙物理で精力的に解明が進んでいるガンマ線バーストにおいて、電子陽電子のファーアー・ボール（ジェット）内で、内部衝撃波の通過により、ワイベール不安定が発生すると考えられる。これが、観測されたガンマ線の偏向を理解する上で重要であると考えている。

４００万アンペアの相対論電子流と高密度プラズマの相互作用によるワイベル不安定生と電磁乱流による自己組織化、大規模磁場発生についてのハイブリッドシミュレーション

Ring and Filament Structures on the Heating Images were Observed at Low Temperature Regions. ILE Osaka Univ.

40 μm 200 μm 500 μm

200 μm

10 μm

Image of Tyco SNR by ChandraX-ray Satellite(2001)

2. To Find New Physics through Model Experiments (Serendipity).

Example (2): Radiation Cooling Instability of Blast Wave of Supernova Remnant

Laser Produced Blast Wave in Xe Gas(Courtesy B. Ripin, NRL, 1991)

レーザーで作る高いエネルギー密度状態

平成1７年度「基礎セミナー」平成１７年６月１７日兒玉了祐







高エネルギー密度科学 High Energy-Density Science

超高圧状態EOS in High Pressure

木星

100

1万

温　

度　

Ｔ　（

K）

1憶レーザー核融合

固体金属水素

液体金属水素

分子性

水素液体

1兆気圧

10億気圧

無電離

完全電離

1 100 1万0.01

密　度　 ρ （g/cc）

従来法の限界値

多段衝撃波圧縮

超新星

圧力：　　100万気圧

分子性

水素固体

100万

レーザー核融合で

観測が可能な領域

ILE OSAKA

地球の内部構造と地震波の伝播

地球の最深部圧力: ~350 GPa (3.5 Mbar) 温度: 5000~6000 ℃

○高出力レーザーを用いて地球内部の

　　圧力・温度状態を模擬　 →現状のレーザー装置で充分可能な領域（実証済）

○地球内核条件下でのパラメータ測定　・音速測定（地震波データとの比較）

　・融点計測（理論モデルとの比較）

○地球内核での物質状態の探索　・軽元素（ S, Si, Oなど）の混合の可能性

　・軽元素混合が音速・融点に及ぼす効果

さらに高密度領域を目指し，

　・惑星内部の状態，特に金属水素の探索

高出力レーザーによる地球・惑星科学研究

高エネルギー密度状態の科学

金属炭素

GIANT PLANETS

Saturn JupiterSaturn

Problem of the formation of the giant planets and the structure of their core becauseof the very high pressure :

10 MbarRock core?

40 MbarIce + rock core?

cachecache- The core is highly degenerate (quantum effects) and strongly coupled (Coulomb effects Γ»1)

- For Γ>≈ 150, electrostatic effects are so strong that the plasma becomes a solid,- How much metallic hydrogen is present, if any ?

key point for : - mass distribution (heavy, or not, core; rotation velocity, …)- crystallin structure, if any (influence on electric cond., magn. propert- generation of B (dynamo effect, connected to electrical cond.)- informations about exo-planets and formation of the solar system

EOS of hydrogen @ high pressures should be known : EXPERIMENTS ARE REQUIREDHydrogen is the most ‘ fondamental ’ system but the most difficult to study (strong repuls

Y : He mass ratio

T. Guillot, Science 286, 72 (1999)









a)

b)

Classical Optics

Relativistic Optics(ultra-high intensity)

electron

electron

THz – γ rays and GeV and Elementary particles

レーザープラズマX線源：微細加工からバイオ、医療まで

レーザープラズマX線源の特長・高輝度、点光源、短パルス、広い波長範囲

高い時間（ピコ秒）空間（<50nm）分解能

応用・極端紫外（EUV）：〜13nm、0.1keV EUVリソグラフィー（半導体産業）・軟X線：2.3〜4.3nm（水の窓）生体観測・X線：1〜0.1nm、1〜10keV 蛋白質やナノ構造のダイナミクス解析、

癌治療、非破壊検査

EUV光

ターゲット供給装置

レーザー

レーザー生成プラズマ

X線窓

真空

ターゲット

高温高密度プラズマ

レーザー光

先端部

ポリウレタンフレキシブルチューブ

レーザーファイバー収束レンズ

X線

1〜５０KeVX線

高出力短パルスレーザー

レーザーファイバー

人体

臓器

癌組織

レーザー収束／X線変換2〜3mm

特許申請中

２〜３mmの切開

低侵襲癌治療-レーザー総研

非破壊検査（阪大レーザー研）

染色体の撮影-東大篠原教授（阪大レーザー研共同研究）

実用化には高エネルギー化、単色化、高輝度化等が重要

(b)

(a) ネズミのマクロファージの触手構造：大腸菌を捕食する瞬間に 100nm 幅の触手が発生(b)（原研）

ILE OSAKA

高エネルギー密度状態の科学

Time-Resolved Crystallography

C. Rischel et al., Nature 390, 490 (1997)C. Rose-Petruck et al., Nature 398, 310 (1999)

コンデンサや各種センサーなどに利用される

強誘電体のドメイン構造の温度変化

133℃

123℃

121℃

24℃

回折パターン

高出力レーザー

銀ターゲット

プラズマX線CCD

X線レーザー

ドメイン偏向方向

X線レーザー偏光方向

BaTiO3のドメイン構造（室温）

a a ac c

コヒーレントX線の回折パターン

コンデンサや各種センサーなどに利用される

強誘電体のドメイン構造の温度変化

133℃

123℃

121℃

24℃

回折パターン


銀ターゲット

プラズマX線CCD

X線レーザー




a a ac c


銀ターゲット

プラズマX線CCD

X線レーザー




a a ac c

コヒーレントX線の回折パターン

X-ray lasers Induced by UUL

Courtesy of JAERI Courtesy of C. Rhodes

Transient inversion with traveling wave

Ultra bright multi-keV coherent tunable x-ray source?

実験

世界最高瞬間出力を出すぺタワットレーザー

ＰＷレーザー：１０１５ワット

出力は世界全電力の数100倍に相当します。ほんの100カロリー程度のエネルギーを１兆分の１秒という極めて短時間に集中させることで莫大なパワーが発生し効率的な核融合を起こすことができます。

ペタワット超高強度レーザーは核融合だけでなく様々な分野への応用が計画されています。例えば集光した光の圧力は１０００億気圧（１平方センチメートルあたり１億トン）に達し恒星内部に相当する圧力を発生したり、極短時間で発生する超高圧による物質の加速はブラックフォール近辺の重力に相当します。また１０億電子ボルトを超えるパルスの高エネルギー粒子やガンマ線をこれまでの装置に比べはるかに高輝度で発生します。このような超高強度のレーザーを使った新しい科学分野が開かれようとしています。その牽引者としてもペタワットレーザーを使った新しい核融合研究の成果は重要です。

超高加速度と光圧力ブラックフォールポジトロンプラズマ γ線バーストＧｅＶプロトンパイオン、ニュートリノ、

癌治療パルスγ線核廃棄物処理核融合高速点火

High Energy Phenomena induced by Relativistic Electrons

AstrophysicsUUL Pair Plasma production and understanding Gamma ray burst

The dynamics of the anti-matter or extremely exotic plasmas are not well understood and no terrestrial experiment has yet been able to access such as extreme conditions.

107

108

109

1010

1011

電子

,陽電

子数

[/(M

eV S

r)]

エネルギー [MeV]

0 10 20 30 40 50

電子

陽電子

PIC simulation predicts that PW class laser with sufficient pulse length can achieve in-situ e+ densities as high as 10-3 of the background electron density or 1022cm-3 for solid Au targets.

Electron and positron spectra from a Au target for single-side irradiation of a PW laser.

Direct Pair Production by Laser

nω → e− + e+ nω + γ → e− + e+

Laser is focused in the vacuum.Pairs are extracted from the vacuum.The intensity needed in this process is 1019W (10 exawatt).

F. V. Bunkin et al., Sov. Phys.-Dokl. 14,678(1970).

Gamma ray is produced in the inverse Compton scattering process.The energy of gamma ray is more than 29 GeV.Gamma ray interacts with multi-photon in laser field.

D. L. Burke et al., PRL79, 1626(1997)

~

短寿命放射性同位体の生成

小型超高強度レーザーによる高エネルギー粒子

エミッショントモグラフによる早期癌検診

陽電子放射トモグラフによる早期癌検診

高エネルギーイオンビームのがん治療への応用コンパクトイオン加速器が必要

提供山田/NIRS

１００m程度

レーザーを使った加速

１００m程度

レーザーを使った加速 100μm

レーザー加速器

巨大加速器に変わるレーザー加速器で宇宙の根源を探る









高エネルギープラズマフォトニックスHigh Energy Plasma Photonics

DDPPPP

BeamTechnologyLaser

Technology

DDPPPP

「高エネルギー・プラズマ・フォトニクス」において高密度光束を過渡プラズマで操る、

高エネルギー密度粒子を光制御のごとく過渡プラズマで操るための素子をプラズマフォトニックデバイスと称する。

プラズマフォト二ックデバイスPlasma Photonic Devices

最も効果的な力を見極める

ふにゃふにゃといわれているプラズマは、素子となりうるか？

固体結合力 >> 光、熱

固体素子

DDPPPP

プラズマを利用するために必要な力(手）は？

e.g. 1. wake field device2. Plasma mirror or guide3. Collisional XRL,fast ignition4. MCF

プラズマ熱エネルギー

(ふにゃふにゃの元)ビーム圧力2. 慣性力 >>

1. 光圧力 >>慣性力

3. 光加熱

時間 4. 外部定常磁場など

プラズマデバイスPPD

物理：目応物：手と目

High Energy Plasma Photonics for High Energy Density Science

High Energy Photonics Device（PPD)：The device consisted of transient plasmas to control ultra intense light and high energy density particle beam.

Light generation and control with plasmas

High energy density particle generation and control with plasmasin a manner akin to the control of light

Reflection （plasma mirror, classical and relativistic eng.）Dispersion （Raman amp, plasma grating etc)Light generation （relativistic oscillation mirror etc)Guiding （gain guiding、capillary, cone guiding）

Guiding and collimationFocusingBeam coolingAcceleration （wake field, electro static field accel.）

Damage threshold of solid

Relativistic OSC mirror

Plasma Mirror is the Most Popular Plasma Photonic Devices DDPPPP

屈折補償X線レーザー媒質プラズマ導波路コーンプラズマガイド

D

0.1Nc Nc 10NcNc : critical density

Y

X

Y

laser channel Nc

(a) (b)

50μm

1TW/100ps

Mach cone

100μm

Laser

高エネルギープラズマデバイス－光制御－

Phys. Rev. Lett. 73, (1994) 3215-3218

X線のプラズマ中での屈折を補償する形状の増幅媒質により世界最小広がりのX線レーザービーの実現

<1mrad

ポンドラモーティブ力による自己集束と超臨界密度領域へのホール形成

相対論自己集束と異常透過による超臨界密度への光導波路

Phys. Rev. Lett. 77, pp 4906-4909(1996) Phys. Rev. Lett. 84, pp 2405-2408 (2000)

Phys. Rev. E (accepted in 2004)

Phys. Plasmas 8, pp 2268-2274 (2001)

DDPPPP

Capillary Guiding of Laser light for Laser Acceleration DDPPPP

Z/λ

Cone Geometry Device can Guide Laser Energy into the Small Tip of the Cone.

The cone shell target prevents the light from the long scale plasma interactions and increases the energy coupling to the core in FI laser fusion experiments.PIC simulation predicts guiding of laser light at the side wall to the tip of the cone, resulting in the enhancement of the intensity

R. Kodama et al., Nature 412,798,(2001)


DDPPPP

The Hollow Cone can Increases the Coupling from Laser to Energetic Electrons by a Factor of 2-3

Cone Plane

Rear emission (coupling)

200

400

600

800

1000

100μm

200

400

Max. Proton E (MeV)

Electron Temp.

2-3 : 1

1.1-1.4 : 1

12-15 : 10

Plane

60 cone30 cone

The Cone: The device to Increase the Energy Density of the Light as well as Guiding

R. Kodama et al, Nucl. Fusion 44 S276-S283(2004).

DDPPPP

High Energy Plasma Photonics for High Energy Density Science

High Energy Photonics Device（PPD)：The device consisted of transient plasmas to control ultra intense light and high energy density particle beam.

Light generation and control with plasmas

High energy density particle generation and control with plasmasin a manner akin to the control of light

Reflection （plasma mirror, classical and relativistic eng.）Dispersion （Raman amp, plasma grating etc)Light generation （relativistic oscillation mirror etc)Guiding （gain guiding、capillary, cone guiding）

Guiding and collimationFocusingBeam coolingAcceleration （wake field, electro static field accel.）

DDPPPP

KeV X-ray Image from the front side

PW laser light was focused on a hemispherical target. MeV protons are generated at the rear surface of the hemi to accelerated and collimated to an Al sample plate. The spot size, observed with an x-ray pinhole camera, on the sample due to the proton heating is a few 10 μm, which is much smaller than the spot area of the laser irradiation.

F=7

Al plane

Rear side heating temperature

Al Hemispherical hollow shell

Focusing Device of High Energy Density Protons DDPPPP

高強度光ガイド機能

高エネルギー密度電子ガイド機能

ビーム冷却

光－電子変換機能

プラズマフォト二クスデバイスによる効果－電子ビーム－

10-20倍

４MeV電子ビームのピーク強度(相対値）

deg

<1/6 (<5度)電子ビームの広がり角

自由空間

光ガイド

電子ビームガイド

50μm

高密度MeV電子流の伝搬

雷１０００個分の電流と１００万個分に相当する電流密度の電子ビームを制御するプラズマフォトニックデバイス

5μmφ

R. Kodama et al., Nature 432, (2004) 1005

DDPPPP

5

自由空間において、飛程内でその密度は４桁以上低下

高温プラズマは良導体自己加熱による伝搬安定化

高温プラズマは良導体であり、自己加熱により安定に高密度電子が伝搬する

DDPPPP

Control of High-Density Energetic Electrons with a Shaped Target:Conical guiding

Plane Cylinder Tapered Al

REB density was enhanced by a factor of ＞2 with a cylinder geometry and a factor of ＞4 with a tapered one.

m


DDPPPP

DDPPPP

This cone-wire device plays 3 important roles on the high density energetic electron beam

1.Guiding and collimation2. Cooling lower emittance3. Confinement extremely high pressure

15 degPW Laser

1mm5μmφ

Long-Fine Wire Attached on a Hollow Cone

to guide the high-density energetic electrons in a manner analogous to light control with a fibre optic collimator.

Single mode fiber

Collimator lens


Collimation and Deflection of High-Density Energetic Electrons with the Fine-Wire Plasma Device

15 deg

-10 0 10[deg.]

-20

20

0

-10 0 10

No tilt 15deg. tilt

a

[deg.]

Ang

le [d

eg.]

from a plane target

from a cone w/o the wire

3.5MeV electron image

Beam pointing can be controlled by tilting the wire axis .


DDPPPP

Magnetic Field and Radial Electric Field Propagate along the Fine Wire

Bz

Bz

Ey

Levels:-0.6B0 ~ 0.6B0(B0 = 320 MG)

Levels:-0.6E0 ~ 0.6E0(E0:9.6x1012V/m)

Laser: a = 3, τ =300 fsφ = 20 μm

ne : 1022cm-3

2-D PIC simulations also predict guiding and collimating the electron beam in the cone-wire device.

2D PIC by Y. Sentoku

DDPPPP

Guiding and Collimation of MeV Electrons along the Wire

Trace of the particles which escape from the top of wire

MeV electrons are pushed outside by Bz and come back into wire by Ez

The fields are normalized by the incidentlaser (E0=9.6x1012V/m, B0=320MG)

This fields balance results in the collimation and confinement of e-.

Bz

Ey Forward flux


DDPPPP

DDPPPP

Cooling of the High-density MeVElectron Beam,

for the improvement of the Beam Emittance.

The 2nd Role of this Plasma Device

Plane Cone Cone+Wire

The MeV Electron Beam is Significantly Collimated with the Long-Fine Wire

0.4-0.5 1 10Relative peak intensity of MeV electrons

deg

These results indicate reduction of the beam emittance or cooling of the beam in the long wire device.

200 30 5Relative source size

DDPPPP

(a)

t=74τ

(b)

(a) (b)

~ a few π mm mrad

The improvement of the beam emittance in the long wire is consistent with the transverse energy loss– beam cooling.The transverse energy could be released by protons expanding in the radial direction through the electro static potential surrounding the wire.

Only the Transverse Energy Drops– Beam Cooling in the Fiber Plasmas from the PIC


Transverse Emittance Energy spectra

Transverse

longitudinal

DDPPPP

Energetic Electron Energy

Strong E Field Generation

Proton Acceleration

Longitudinal Direction (small tip size, large stopping power)

Transverse Direction (large area)

small energy loss

energy lossin transverse direction

Low emittance

Low emittancebeam

-++-

Electron refluxing

Similarity between the plane and wire

The Beam Energy in the Transverse Direction Could be Released through the Field Generation Accelerating Protons in the Transverse DDPPPP

hollow structure

filament ring

15o

5μmgold cone

pinholecamera

pinholecamera

electronspectrometer

HISAC

0olaser

carbon wire

sandwich-like detector

Two Components of MeV Protons were Observed in the Cone Wire

e-

P+

P+

P+

P+

e-

e-

E field

2D PIC by Z. M. Sheng

Tilted wireshift

DDPPPP

DDPPPP

Confinement of the high-density energetic electrons in the long fine wire

for efficient generation of extremely high pressure condition – Giga bar.

The 3rd Role of this Plasma Device

XUV Image Showing the Strong Expansion of the Wire and Cu- Kα Image Showing the Efficient Propagation of Electrons

100TW

XUV

Cu Kα

Cu (10μm)

C(5μmφ/500μml)

imply the high-temperature isochoric heating

DDPPPP

Estimation of the Fire Wire Temperature

The time-resolved optical images of the wire expansion obtained with a high speed sampling camera (400nm-600nm/45ps) is compared with those predicted by 1-D hydro simulation including radiation transport taking account of the diagnostic resolution (LASNEX: S. P. Hatchett).

Expansion radius (μm)0 50 100

1.0

0.5

0.1

Nor

mal

ized

inte

nsity

(a. u

.)

Expa

nsio

n ra

dius

(μm

)Time (psec)

0 50 100 150

100

50

0

2keV4keV

45ps 90ps 135ps

0.5keV

1keV

2keV

4keV6keV

Expansion radius of the wire Expansion speed at 10% point

These results indicate that the heating temperature could be about 3keV corresponding to 3Gbar for a solid density.

Simulation by S. P. Hatchett

DDPPPP

resolution=210keV

L=300μm

ΔE=0.30MeV

2

( )2

iy

nN v T dVdtσ⎛ ⎞= ⋅ ⋅⎜ ⎟⎝ ⎠∫∫

ΔE=0.35MeV

L=700μm

Neu

tron

Yie

ld fr

om E

xp.

1.5 (-0.8/+0.3) keV2.2 (-1.0/+0.6) keV

300μm

700μm

t: from the cylindrical 1D hydro sim.

Neutron yield from the experiment and simple estimation for isochoric heating of the wire

Neutron Measurements Imply Heating of the Wire up to 2.2 keV DDPPPP

Summary

Focused is on a long fine wire plasma attached to a hollow cone, which works like an optical collimator and fibre.

I have proposed a novel device “plasma photonic device (PPD)” for high energy density (HED) science, which consists of transient plasmas to increase the energy density of light and energetic particles generated by ultra-intense laser light.

Cone works – like a collimator lens for an optical fibre-Efficiently collect the light energy into the tip of the cone-Guide the electrons to the tip

Fine wire works – like an optical single mode fibre-Guide and collimate the high density MeV electron beam -Cool down the electron beam, resulting in generation of the lower emittance beam-Confine the high density energetic electrons in the fine wire, resulting in high-temperature isochoric heating and creation of Giga bar pressure with relatively lower laser energies.

光－電子変換器高電導度の高温プラズマ

1000兆分の数秒程度でプラズマ化慣性の力で100億分の１秒程度形状を維持

電子プラズマファイバー

光集約超高強度光

３００兆ワット１兆分の１秒

数100万電子ボルトの

超高密度電子

光ファイバー（光導波路）

コリメーターレンズ

高密度MeV電子に対して、コリメーターレンズとファイバーを組み合わせ

た光学素子と同じ機能を持つ高エネルギープラズマフォトニックデバイス

光

光

電子コリメーターレンズ

１億ガウスの磁界と１兆ボルト/メートルの電界

DDPPPP

DDPPPP

Figure is from “Frontiers in High Energy Density Physics” National Academies Press

Phase Diagram of High Energy Density Condition

log

T (e

V)

DDPPPP

Documents

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