In the present study, the laser wakefield acceleration of electrons in a magnetically-controlled plasma is investigated. The results indicate that by employing a linearly-chirped laser pulse propagating through magnetized plasma with a reversed external magnetic field, higher energy electrons are obtained than with unmagnetized plasma and/or a nonchirped laser pulse. By considering an appropriate constant chirping magnitude and an axial external magnetic field, one can obtain remarkable GeV electron energies. It is also found that the effect of the external magnetic field direction on the electron energy is not sensed much in the mildly relativistic regime, while the reversed magnetic field increases the peak of electron energy gains compared with the forward magnetic field in the highly relativistic regime. For the mildly relativistic case, a peak energy of 412 MeV and a relative energy spread of 7% is obtained. In addition, for the highly relativistic case, a peak energy of 1.55 GeV is obtained.
本研究では、磁場制御プラズマ中の電子のレーザー航跡場加速について調査した。結果は、反転外部磁場を有する磁化プラズマ中を伝播する線形チャープレーザーパルスを用いることにより、非磁化プラズマおよび/または非チャープレーザーパルスを用いた場合よりも高エネルギーの電子が得られることを示している。適切な一定のチャープ量と軸方向外部磁場を考慮することにより、顕著なGeV電子エネルギーを得ることができる。また、外部磁場方向の効果は、弱相対論的領域では電子エネルギーにあまり影響しないが、強相対論的領域では、前方磁場と比較して反転磁場が電子エネルギー利得のピークを増加させることが見出された。弱相対論的場合には、ピークエネルギー412 MeVおよび相対エネルギー広がり7%が得られた。さらに、強相対論的場合には、ピークエネルギー1.55 GeVが得られた。