Tvorba a urychlování vysoce nabitých těžkých iontů atomů při expanzi laserového plazmatu vytvořeném nanosekundovým laserovým impulsem probíhá zejména v plazmatické koroně generované elektronovými srážkami. Vlastnosti iontových svazků pozorovaných během expanze plazmatu proto závisejí na kinetice elektronového plynu v plazmatu. Výzkum provádíme například na uhlíkových, fluorových, měděných, železných, zlatých a tantalových terčících. Energie nejrychlejší skupiny protonů dosáhla 2 MeV a u ostatních iontů pak 1MeV/nukleon [1,2]. Náboje těžkých iontů, např. Au a Ta, přesáhly či se přiblížily k hodnotě 50+.
Pomocí iontových detektorů jsme jako první experimentálně prokázali, že příčinou překvapivě vysoké účinnosti laserem čerpaného iontového zdroje je samofokusace či filamentace laserového svazku. To přispělo k vysvětlení struktury emitovaných iontových grup. Byly experimentálně ověřovány návrhy hybridních iontových zdrojů s vyšší opakovací frekvencí vhodnou pro běžné urychlovače částic, k jejichž čerpání by mohlo být možné využít právě laserů s vyšší opakovací frekvencí a i přes jejich relativně nízké hustoty výkonu.
Překvapením, zasahujícím do oblasti laboratorní astrofyziky, byl objev spontánních plazmatických výtrysků (jets) z terčíků těžších prvků, a to proti směru laserového svazku, které přetrvávají ještě řadu nanosekund po odeznění laserového impulsu. Tyto plazmatické výtrysky mají řadu hydrodynamických podobnostních parametrů velmi blízkých výtryskům v planetárních mlhovinách a podobných objektech v naší Galaxii.
Současně probíhá i vývoj nových detektorů laserem generovaných rychlých iontů, a to ve spolupráci s IPPLM Varšava a INFN Catania. Diagnostické metody vyvinuté v našem oddělení pro laserové plazma jsou využívány i pro diagnostiku jiných rychlých plazmových zdrojů, např. plazmového fokusu.
[1] L. Láska, S. Cavallaro, K. Jungwirth, J. Krása, E. Krouský, D. Margarone, A. Mezzasalma, M. Pfeifer, K. Rohlena, L. Ryc, J. Skála, L. Torrisi, J. Ullschmied, A. Velyhan, G. Verona-Rinati
Experimental studies of emission of highly charged Au-ions and of X-rays from the laser-produced plasma at high laser intensities
Eur. Phys. J. D 54 (2009) 487 - 492. doi: 10.1140/epjd/e2008-00226-8
[2] L. Láska, J. Krása, A. Velyhan, K. Jungwirth, E. Krouský, D. Margarone, M. Pfeifer, K. Rohlena, L. Ryc, J. Skála, L. Torrisi, J. Ullschmied
Experimental studies of generation of similar to 100 MeV Au-ions from the laser-produced plasma
Laser Part. Beams 27 (2009) 137 - 147. doi: 10.1017/S0263034609000202
Copyright © 2008-2010, Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
