The process by which an existing magnetic field of ∼102–103 T may be amplified by an order of magnitude along the axis of laser propagation in underdense plasma by an intense laser pulse is investigated. The mechanism underlying the effect is understood to be ponderomotive in nature, initiated by the drift motion of electrons displaced by the laser pulse as they relax towards the axis, and sustained by a combination of quasistatic magnetic field structures and electron Hall and diamagnetic currents. We employ two- and three-dimensional particle-in-cell simulations to numerically investigate the process and find qualitative agreement with the scaling relations found in our theory model. The lifetime of the process is considered, and we find the major factor limiting its growth and lifetime is ion motion, which disrupts the electron currents necessary to sustain the induced magnetic field. This field is found to be of sufficient strength, and is long-lived enough to be relevant for study in relation to applications in radiation production and laboratory astrophysics.
レーザー伝搬方向に沿って、高強度レーザーパルスによって低密度プラズマ中に既存の磁場（約10^2〜10^3 T）が一桁増幅される過程を調査する。このメカニズムの背後にある物理はポンデロモーティブ力に起因し、レーザーパルスによって変位した電子が緩和する際のドリフト運動によって開始され、準静的な磁場構造と電子のホール電流および反磁性電流の組み合わせによって維持される。我々は二次元および三次元の粒子インセルシミュレーションを用いてこの過程を数値的に調査し、理論モデルで得られたスケーリング則と定性的に一致する結果を得た。この過程の寿命を考察し、その成長と寿命を制限する主要な要因はイオン運動であり、誘起磁場の維持に必要な電子電流を破壊することが明らかになった。この誘起磁場は、放射生成や実験室天体物理学の研究に関連する十分な強度と長い寿命を有することが見出された。