Ion acceleration in laser-produced dense plasmas is a key topic of many recent investigations thanks to its potential applications. Indeed, at forthcoming laser intensities (I ≳ 1023 W cm−2) interaction of laser pulses with plasmas can be accompanied by copious gamma-ray emission. Here we demonstrate the mutual influence of gamma-ray emission and ion acceleration during relativistic hole boring in high-density plasmas with ultra-intense laser pulses. If the gamma-ray emission is abundant, laser pulse reflection and hole-boring velocity are lower and gamma-ray radiation pattern is narrower than in the case of low emission. Conservation of energy and momentum allows one to elucidate the effects of the gamma-ray emission which are more pronounced at higher hole-boring velocities.
レーザー生成高密度プラズマにおけるイオン加速は、その応用可能性の高さから、近年多くの研究の主要テーマとなっている。実際、今後のレーザー強度（I ≳ 10²³ W cm⁻²）においては、レーザーパルスとプラズマとの相互作用に、大量のガンマ線放出が伴う可能性がある。ここでは、超高強度レーザーパルスによる高密度プラズマ中の相対論的ホールボーリングにおいて、ガンマ線放出とイオン加速が相互に及ぼす影響を実証する。ガンマ線放出が多量である場合、放出が少ない場合と比較して、レーザーパルスの反射とホールボーリング速度は低下し、ガンマ線の放射パターンはより狭くなる。エネルギーと運動量の保存則により、ホールボーリング速度が高いほど顕著となるガンマ線放出の影響を解明することができる。