The utilization of a conical target irradiated by a high power laser is proposed to study fast magnetic reconnection in relativistic plasma interactions. Such target, placed in front of the near critical density gas jet, splits the laser pulse, forming two parallel laser pulses in the 2D case and a donut shaped pulse in the 3D case. The magnetic annihilation and reconnection occur in the density downramp region of the subsequent gas jet. The magnetic field energy is converted into the particle kinetic energy. As a result, a backward accelerated electron beam is obtained as a signature of reconnection. The above mechanisms are demonstrated using particle-in-cell simulations in both 2D and 3D cases. Facilitating the synchronization of two laser beams, the proposed approach can be used in designing the corresponding experiments on studying fundamental problems of relativistic plasma physics.
高出力レーザーを照射した円錐ターゲットを用いて、相対論的プラズマ中の高速磁気リコネクションを研究する手法が提案されている。このターゲットをニアクリティカル密度ガスジェットの前方に配置することで、レーザーパルスが分割され、2次元の場合には2つの平行なレーザーパルスが、3次元の場合にはドーナツ状のパルスが形成される。磁気消滅とリコネクションは、その後方のガスジェットの密度ダウンランプ領域で発生する。磁場エネルギーは粒子の運動エネルギーに変換される。その結果として、後方へ加速された電子ビームがリコネクションの兆候として観測される。上記のメカニズムは、2次元および3次元の両方の場合において、粒子インセルシミュレーションを用いて実証されている。2つのレーザーパルスの同期を容易にする本手法は、相対論的プラズマ物理学の基礎問題に関する対応する実験の設計に応用することができる。