In solid targets irradiated by short pulse high intensity lasers, fast electrons have collision times longer than the laser pulse duration and mean free paths much larger than the radius of the laser spot. In these conditions, fast electron transport is dominated by electric and magnetic field. Although the fast electrons are collisionless, collisions of background electrons determine the ability of the background plasma to carry the return current which balances the fast electron current. Hence collisions are important even in this regime. A successful numerical simulation has to be able to model a plasma in which some electrons are collisionless and others are strongly collisional. An expansion of the electron distribution in spherical harmonics in momentum space is well suited to this, and we describe the formulation of the Vlasov–Fokker–Planck equation in terms of spherical harmonics and its solution in our KALOS code. We review the physics that must be modelled in a numerical simulation of fast electron transport and then describe KALOS.
短パルス高強度レーザーを照射された固体ターゲット中では、高速電子の衝突時間はレーザーパルス持続時間よりも長く、その平均自由行程はレーザースポット半径よりもはるかに大きい。このような条件下では、高速電子の輸送は電場と磁場によって支配される。高速電子は無衝突であるが、背景電子の衝突は、高速電子電流を平衡させるリターン電流を担う背景プラズマの能力を決定する。したがって、このような状況においても衝突は重要である。成功する数値シミュレーションは、一部の電子が無衝突であり、他の電子が強衝突性であるプラズマをモデル化できなければならない。運動量空間における球面調和関数による電子分布の展開はこの目的に適しており、我々は球面調和関数の観点からブラゾフ・フォッカー・プランク方程式の定式化と、そのKALOSコードにおける解法について述べる。我々は、高速電子輸送の数値シミュレーションにおいてモデル化されなければならない物理を概説し、その後KALOSについて説明する。