Transport of fast electrons driven by an ultraintense laser through a tracer layer buried in solid targets is studied by particle-in-cell simulations. It is found that intense resistive magnetic fields, having a magnitude of several thousand Tesla, are generated at the interfaces of the materials due to the steep resistivity gradient between the target and tracer layer. Such magnetic fields can significantly inhibit the fast electron propagation. The electrons that can penetrate the first interface are mostly confined in the buried layer by the magnetic fields and cause heating of the tracer layer. The lateral extent of the heated region can be significantly larger than that of the relativistic electron beam. This finding suggests that the relativistic electron divergence inferred from Kα x-ray emission in experiments might be overestimated.
超高強度レーザーによって駆動される高速電子の、固体中に埋め込まれたトレーサー層を通る輸送を、粒子インセルシミュレーションによって研究した。ターゲットとトレーサー層の間の急峻な抵抗率勾配により、数キロテスラの強度を持つ強い抵抗性磁場が材料界面で生成されることが見出された。このような磁場は高速電子の伝播を著しく阻害し得る。第一の界面を透過できる電子は、そのほとんどが磁場によって埋め込まれた層内に閉じ込められ、トレーサー層の加熱を引き起こす。加熱領域の横方向の広がりは、相対論的電子ビームのそれよりも著しく大きくなり得る。この発見は、実験におけるKα X線放射から推定される相対論的電子の発散角が過大評価されている可能性を示唆している。