Ion acceleration from solid targets irradiated by high-intensity pulses is a burgeoning area of research, currently attracting large interest worldwide. The properties of laser-driven ion beams (high brightness and laminarity, high-energy cut-off, ultrashort burst duration) are, in several respects, markedly different from those of 'conventional' accelerator beams. In view of these properties, laser-driven ion beams have the potential to be employed in a number of innovative applications in the scientific, technological and medical areas. The scope of this paper is to briefly review the state of the art in this area and discuss in this context some recent results obtained by our group and collaborators, aimed at studying the acceleration mechanism, optimizing the source properties and applying the beams as a diagnostic tool in scientific experiments. An application that has already produced important results is the use of laser-accelerated protons as a particle probe for the detection of electric and magnetic fields in plasmas. Examples of these results will be presented and discussed.
固体ターゲットの高強度照射によって生成されるイオン加速は、急速に発展している研究分野であり、現在世界中で大きな関心を集めている。レーザー駆動イオンビームの特性(高輝度・ラミナー性、高エネルギーカットオフ、超短パルス持続時間)は、いくつかの点で「従来型」加速器ビームとは著しく異なる。これらの特性に鑑み、レーザー駆動イオンビームは、科学的・技術的・医学的分野における多くの革新的応用に利用される可能性を秘めている。本論文の目的は、この分野の最新技術を概説し、その文脈において、加速機構の研究、源特性の最適化、および科学実験における診断ツールとしてのビーム応用を目的とした、我々のグループおよび共同研究者らによって得られた最近の結果のいくつかを議論することである。すでに重要な成果を上げている応用の一つに、プラズマ中の電場・磁場の検出のための粒子プローブとしてのレーザー加速陽子の利用がある。これらの結果の例を示し、考察する。