レーザー航跡場加速（Laser wakefield acceleration）は、核融合・プラズマ物理学の手法。高出力レーザーパルスが低密度プラズマ中を伝播する際、パルスがプラズマ波（航跡場）を励起し、その強い縦電場により電子を加速する手法である。従来の加速器より数桁高い加速勾配が得られ、小型の高エネルギー電子源・放射光源として研究が進められている。この用語集が追う論文のうち、タイトルにこの主題が現れるものは35本ある。比重が最も大きかったのは2015–2019年で、その期間の論文の0.13%を占めた。直近の2025–2029年では0.12%。この用語集がこの主題を最初に拾うのは2005年以降で、それ以前の収録論文には現れない。
解説
レーザー航跡場加速（レーザーこうせきじょうかそく、laser wakefield acceleration、LWFA）は、強力な短パルスレーザーをプラズマ中に集光して発生させるプラズマ波（ウェーク）の縦電場を用いて荷電粒子、とくに電子を加速する手法である。従来の高周波加速器が約100 MV/m程度の勾配に留まるのに対し、プラズマ中では波打際の巨大な電子密度揺らぎが100 GV/mを超える加速勾配を生み得るため、数センチメートルの距離でギガ電子ボルト級の電子ビームを得ることができる。この「加速器をテーブルトップに縮める」可能性を示したのが本手法であり、1979年にタジマ（Tajima）とドーソン（Dawson）が理論を提唱して以来、実験技術の進展とともにプラズマ加速器研究の中心的概念となった。図に示すのは、ガスセル標的内でレーザーパルスが駆動するウェークの様子を粒子シミュレーションで描いたものである。
fig.2 Parametric analysis of electron beam quality in laser wakefield acceleration based on the truncated ionization injection mechanism (2024) · CC BY 4.0
Distributions of electron density in the x − y plane at three different instants of time with changing values of laser focusing position (f) have been illustrated. In subplots (a1) \omega_{\mathrm {pe}}t = 430, (a2) \omega_{\mathrm {pe}}t = 500, and (a3) \omega_{\mathrm {pe}}t = 570 laser focusing position is considered to be f = 3.0 mm. Whereas, in subplots (b1)–(b3) and (c1)–(c3), the laser focusing positions are considered to be f = 3.3 mm and 3.7 mm for the same instants of time, i.e. \omega_{pe}t = 430, 500, and 570, respectively. Here, red solid lines in each subplots represent the on-axis longitudinal electric field (Ex ) for the corresponding cases. Here, n_{\mathrm {e0}} is the electron density in the plateau regime of the second stage. In these simulations, N2 concentration is chosen to be C_{\mathrm {N}} = 10\%.
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研究の変遷
2005–20147本 · 0.05%
実験的検証の始動
この時代はレーザー航跡場加速の実験的検証が中心であり、電子ビームの安定性、ペタワット級レーザー、プラズマ導波路、自己導波、アブレーション標的などと共に扱われた。Wakefield acceleration や Laser wakefield と同時に出現し、電子ビームや導波路との関連が論じられている。代表的な論文には、レーザーコントラスト比が電子ビーム安定性に与える効果、ペタワット領域での加速、磁気制御プラズマ導波路、自己導波、ガイド構造内の超短電子バンチ加速がある。
同時に語られた主題ウェークフィールド加速、レーザー航跡場、電子ビーム、導波管、プラズマ航跡場
この時代の論文から
- Effect of laser contrast ratio on electron beam stability in laser wakefield acceleration experimentsPlasma Physics and Controlled Fusion 2006
- Laser wakefield acceleration in the Petawatt regimePlasma Physics and Controlled Fusion 2009
- Magnetically controlled plasma waveguide for laser wakefield acceleration
この数字の作り方
- 数え方 —
- 同じものが別の名前で書かれていてもまとめて数えている。綴りが変わった時期に推移が動いて見える、ということは起きない
- 割合 —
- その時代の収録論文全体に占める比率。コーパスは1970年代より2010年代のほうが9倍大きいため、本数のままではほとんどの主題が右肩上がりに見えてしまう
- 記述 —
- その時代の論文・共起する主題・登場する装置だけを根拠にAIが書いている
- 冒頭の定義 —
- 用語そのものの説明だけは、論文25本の要旨を読ませたうえでAIの分野知識で書かせている。ここだけは収録論文に書かれていることの要約ではない
- 解説 —
- では、5本の論文（うち全文1本）と2枚の図版を読ませたうえでAIが書いている
- 範囲 —
- 収録は6誌に限られる。ここで減っていることは、分野がその取り組みをやめたことを意味しない
