Ultrahigh-intensity laser-plasma physics provides unique light and particle beams as well as novel physical phenomena. A recently available regime is based on the interaction between a relativistic intensity few-cycle laser pulse and a sub-wavelength-sized mass-limited plasma target. Here, we investigate the generation of electron bunches under these extreme conditions by means of particle-in-cell simulations. In a first step, up to all electrons are expelled from the nanodroplet and gain relativistic energy from time-dependent local field enhancement at the surface. After this ejection, the electrons are further accelerated as they copropagate with the laser pulse. As a result, a few, or under specific conditions isolated, pC-class relativistic attosecond electron bunches are generated with laser pulse parameters feasible at state-of-the-art laser facilities. This is particularly interesting for some applications, such as generation of attosecond x-ray pulses via Thomson backscattering.
超高強度レーザー・プラズマ物理学は、独自の光ビームおよび粒子ビームとともに、新規の物理現象を提供する。最近利用可能となったレジームは、相対論的強度の数サイクルレーザーパルスとサブ波長サイズの質量制限プラズマターゲットとの間の相互作用に基づく。ここでは、粒子インセルシミュレーションを用いて、これらの極端な条件下での電子バンチの生成を調査する。第一段階として、最大で全ての電子がナノ液滴から排出され、表面における時間依存の局所電場増強から相対論的エネルギーを得る。この排出後、電子はレーザーパルスと共に伝播する際にさらに加速される。その結果、最先端のレーザー施設で実現可能なレーザーパルスパラメータを用いて、数個、または特定の条件下では単一の、ピコクーロン級の相対論的アト秒電子バンチが生成される。これは、トムソン後方散乱によるアト秒X線パルスの生成など、いくつかの応用にとって特に興味深い。