レーザー航跡場加速(laser wakefield acceleration:LWFA)とは

チャープパルス増幅法を用いた,パルス幅がサプピコ秒,出力がテラワット以上の高強度超短パルスレーザーの出現によって実現可能となった.レーザー光をガス中で集光して1018 W/cm2程度の強度にするとレーザーの光電界は~3×1012 V/m程度になり,原子内の束縛電子はトンネル効果により10 fs以下の短時間のうちに完全電離してプラズマ化する.このプラズマ中ではレーザーの空間的なパルス幅がプラズマ振動の波長程度になるとレーザーパルスのポンデロモーティブ力により大振幅のプラズマ波の航跡場(ウェーク)が励起される.この航跡場振動の位相速度は,レーザーパルスの群速度に等しい縦波である.1018 cm-3の密度のプラズマ中に形成される電界はほぼ109 V/mに達し,この縦波中の超高電界で粒子を加速する.