Micro-cones so far mainly used for high energy density physics research have been proven to have an effective control on the fast electrons in the context of fast ignition research. In this paper we demonstrate by performing three-dimensional particle-in-cell simulations that an ultra-high intensity laser pulse can be intensified 28 times at the interaction with plastic micro-cones. The extreme intensities of the focused laser which are reached at the interaction with the plastic micro-cones are important in the plasma and nuclear physics investigations of dark matter, non-linear quantum electrodynamics, and fission–fusion experiments to study the N = 126 waiting point for better understanding of the Universe. Furthermore, we observe that micro-cones can shorten ultra-high intensity laser pulses both in time and space. The highest intensification of the incident laser pulse varies in time but not in position being localized very close to the rear side of the micro-cone tip. Therefore, the micro-cone can be a useful device in relativistic plasma optics.
これまで主に高エネルギー密度物理学研究に用いられてきたマイクロコーンは、高速点火研究の文脈において高速電子を効果的に制御することが実証されている。本論文では、三次元粒子インセルシミュレーションを行うことにより、超高強度レーザーパルスがプラスチック製マイクロコーンとの相互作用において28倍に増強され得ることを実証する。プラスチック製マイクロコーンとの相互作用時に到達する集光レーザーの極限強度は、ダークマター、非線形量子電気力学、そして宇宙のより深い理解のためのN = 126待機点を研究する核分裂–核融合実験に関するプラズマおよび核物理学の研究において重要である。さらに、マイクロコーンが超高強度レーザーパルスを時間的および空間的に短縮できることを観察する。入射レーザーパルスの最大増強は時間的に変化するが、位置は変化せず、マイクロコーン先端の後方側のごく近くに局在している。したがって、マイクロコーンは相対論的プラズマ光学における有用なデバイスとなり得る。