Efficient electron acceleration and heating is demonstrated in a multimode structure created by interference of several laser beams of a relativistic intensity and a picosecond duration near a sharp target boundary. Electron energization proceeds in two steps, with a slow stochastic heating followed by a fast regular acceleration in a resonance interaction with one of wave packets. It results in formation of a population of energetic electrons with an exponential distribution in energy characterized by a high effective temperature and a sharp cutoff. Hot electron characteristics depend on the number of crossing laser beams and their respective angles. This process is an example of efficient electron heating in vacuum by electromagnetic fields without participation of electrostatic plasma waves. It might contribute to creation of a superthermal particle population with an effective temperature significantly exceeding the common ponderomotive scaling.
高効率な電子加速と加熱が、相対論的強度かつピコ秒持続時間の複数のレーザービームの干渉によって鋭い標的境界近傍に生成されるマルチモード構造において実証される。電子のエネルギー獲得は2段階で進行し、まず遅い確率的加熱が生じ、続いて波動パケットの一つとの共鳴相互作用による速い規則的加速が起こる。その結果、高い実効温度と鋭いカットオフを特徴とする指数関数的なエネルギー分布を持つ高エネルギー電子集団が形成される。高温電子の特性は、交差するレーザービームの数とそれぞれの角度に依存する。この過程は、静電プラズマ波の関与なしに電磁場のみによる真空中での効率的な電子加熱の一例であり、ポンデロモーティブ・スケーリングを著しく超える実効温度を持つ超熱粒子集団の生成に寄与する可能性がある。