The expansion of laser-irradiated clusters or nanodroplets depends strongly on the amount of energy delivered to the electrons and can be controlled by using appropriately shaped laser pulses. In this paper, a self-consistent kinetic model is used to analyze the transition from quasi-neutral, hydrodynamic-like expansion regimes to the Coulomb explosion (CE) regime when increasing the ratio between the thermal energy of the electrons and the electrostatic energy stored in the cluster. It is shown that a suitable double-pump irradiation scheme can produce hybrid expansion regimes, wherein a slow hydrodynamic expansion is followed by a fast CE, leading to ion overtaking and producing multiple ion flows expanding with different velocities. This can be exploited to obtain intracluster fusion reactions in both homonuclear deuterium clusters and heteronuclear deuterium–tritium clusters, as also proved by three-dimensional molecular-dynamics simulations.
レーザー照射されたクラスターまたはナノ液滴の膨張は、電子に与えられるエネルギー量に強く依存し、適切に整形されたレーザーパルスを用いることで制御可能である。本論文では、自己無撞着な運動論モデルを用いて、電子の熱エネルギーとクラスター内に蓄積された静電エネルギーとの比を増加させた際の、準中性の流体力学的膨張領域からクーロン爆発（CE）領域への遷移を解析する。適切な二重ポンプ照射スキームが、遅い流体力学的膨張の後に速いクーロン爆発が続くハイブリッド膨張領域を生成できることが示され、これによりイオンの追い越しが生じ、異なる速度で膨張する複数のイオンフローが生成される。これは、三次元分子動力学シミュレーションによっても実証されているように、同核重水素クラスターおよび異核重水素–三重水素クラスターの両方においてクラスター内核融合反応を得るために利用できる。