When the laser intensity approaches 1022 W cm−2, the recoil force from high-energy photons radiated by relativistic electrons becomes important and may be comparable with the ponderomotive force of the laser pulse. As a result, the electron dynamics are modified greatly. By using particle-in-cell simulations, we show that the polarization of laser pulse has significant influence on the electron behaviors and accompanying radiation in near-critical-density plasmas. Due to the RR force and the pinching effect of self-generated magnetic field, it turns out that much more electrons are trapped in the center of a circularly-polarized (CP) laser pulse than that of a linearly-polarized (LP) laser pulse. Meanwhile, the γ−photon emission is characterized by a two-peak structure in the LP case, while it is dominated in the forward direction in the CP case where electrons keep moving forward along the laser propagating direction. These may serve as a potential signature for radiation trapping effect in forthcoming experiments to be carried out on petawatt laser facilities.
レーザー強度が10^22 W cm^-2に近づくと、相対論的電子によって放射される高エネルギー光子からの反跳力が重要となり、レーザーパルスのポンデロモーティブ力と同程度になり得る。その結果、電子のダイナミクスは大きく変化する。粒子セルシミュレーションを用いることにより、近臨界密度プラズマにおいて、レーザーパルスの偏光が電子の挙動とそれに伴う放射に有意な影響を与えることを示す。放射反動力と自己生成磁場のピンチ効果により、円偏光（CP）レーザーパルスでは、直線偏光（LP）レーザーパルスよりもはるかに多くの電子がパルス中心に捕捉されることが明らかになる。一方、γ光子放出は、LPの場合には二峰性の構造を示すのに対し、CPの場合には、電子がレーザー伝播方向に沿って前方へ移動し続けるため、前方方向に支配的となる。これらの結果は、ペタワット級レーザー施設で今後実施される実験における放射捕捉効果の潜在的なシグネチャとして役立つ可能性がある。