Dynamics and control of the expansion of finite-size plasmas produced in ultraintense laser-matter interactions

Physics of Plasmas

Volumn 14, Issue 5, 2007, Pages

  Peano, F ^a,b   Martins, J L ^a   Fonseca, R A ^a,c   Silva, L O ^a   Coppa, G ^b   Peinetti, F ^b   Mulas, R ^b  

^a INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO   (Portugal)

^b POLITECNICO DI TORINO   (Italy)

^c INSTITUTO UNIVERSITÁRIO DE LISBOA ISCTE IUL   (Portugal)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPUTER SIMULATION; ELECTRON TRANSPORT PROPERTIES; FUSION REACTIONS; LASER BEAM EFFECTS; LASER PULSES; PARTICLE INTERACTIONS;

ELECTRON DYNAMICS; NANOPLASMAS; PARTICLE IN CELL SIMULATION; SHOCK STRUCTURES;

LASER PRODUCED PLASMAS;

EID: 34249906130     PISSN: 1070664X     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.2436855     Document Type: Conference Paper

References (52)

1. D. Strickland and G. Mourou, Opt. Commun. 0030-4018 10.1016/0030-4018(85) 90120-8 56, 219 (1985); M. D. Perry and G. Mourou, Science 264, 917 (1994).
2. D. Strickland and G. Mourou, Opt. Commun. 0030-4018 10.1016/0030-4018(85) 90120-8 56, 219 (1985); M. D. Perry and G. Mourou, Science 264, 917 (1994).
3. Ph. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, Nature (London) 431, 426 (2004).
4. V. P. Krainov and M. B. Smirnov, Phys. Rep. 370, 237 (2002).
5. T. Ditmire, J. W. G. Tisch, E. Springate, M. B. Mason, N. Hay, R. A. Smith, J. Marangos, and M. H. R. Hutchinson, Nature (London) 0028-0836 10.1038/386054a0 386, 54 (1997); T. Ditmire, J. Zweiback, V. P. Yanovsky, T. E. Cowan, G. Hays, and K. B. Wharton, Nature (London) 398, 489 (1999).
6. T. Ditmire, J. W. G. Tisch, E. Springate, M. B. Mason, N. Hay, R. A. Smith, J. Marangos, and M. H. R. Hutchinson, Nature (London) 0028-0836 10.1038/386054a0 386, 54 (1997); T. Ditmire, J. Zweiback, V. P. Yanovsky, T. E. Cowan, G. Hays, and K. B. Wharton, Nature (London) 398, 489 (1999).
7. J. Zweiback, R. A. Smith, T. E. Cowan, G. Hays, K. B. Wharton, V. P. Yanovsky, and T. Ditmire, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.84.2634 84, 2634 (2000); J. Zweiback, T. E. Cowan, R. A. Smith, J. H. Hartley, R. Howell, C. A. Steinke, G. Hays, K. B. Wharton, J. K. Crane, and T. Ditmire, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.85.3640 85, 3640 (2000); K. W. Madison, P. K. Patel, D. Price, A. Edens, M. Allen, T. E. Cowan, J. Zweiback, and T. Ditmire, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1632906 11, 270 (2004); G. Grillon, P. Balcou, J. P. Chambaret, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.89.065005 89, 065005 (2002); K. W. Madison, P. K. Patel, M. Allen, D. Price, R. Fitzpatrick, and T. Ditmire, Phys. Rev. A 70, 053201 (2004).
8. J. Zweiback, R. A. Smith, T. E. Cowan, G. Hays, K. B. Wharton, V. P. Yanovsky, and T. Ditmire, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.84.2634 84, 2634 (2000); J. Zweiback, T. E. Cowan, R. A. Smith, J. H. Hartley, R. Howell, C. A. Steinke, G. Hays, K. B. Wharton, J. K. Crane, and T. Ditmire, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.85.3640 85, 3640 (2000); K. W. Madison, P. K. Patel, D. Price, A. Edens, M. Allen, T. E. Cowan, J. Zweiback, and T. Ditmire, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1632906 11, 270 (2004); G. Grillon, P. Balcou, J. P. Chambaret, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.89.065005 89, 065005 (2002); K. W. Madison, P. K. Patel, M. Allen, D. Price, R. Fitzpatrick, and T. Ditmire, Phys. Rev. A 70, 053201 (2004).
9. J. Zweiback, R. A. Smith, T. E. Cowan, G. Hays, K. B. Wharton, V. P. Yanovsky, and T. Ditmire, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.84.2634 84, 2634 (2000); J. Zweiback, T. E. Cowan, R. A. Smith, J. H. Hartley, R. Howell, C. A. Steinke, G. Hays, K. B. Wharton, J. K. Crane, and T. Ditmire, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.85.3640 85, 3640 (2000); K. W. Madison, P. K. Patel, D. Price, A. Edens, M. Allen, T. E. Cowan, J. Zweiback, and T. Ditmire, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1632906 11, 270 (2004); G. Grillon, P. Balcou, J. P. Chambaret, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.89.065005 89, 065005 (2002); K. W. Madison, P. K. Patel, M. Allen, D. Price, R. Fitzpatrick, and T. Ditmire, Phys. Rev. A 70, 053201 (2004).
10. J. Zweiback, R. A. Smith, T. E. Cowan, G. Hays, K. B. Wharton, V. P. Yanovsky, and T. Ditmire, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.84.2634 84, 2634 (2000); J. Zweiback, T. E. Cowan, R. A. Smith, J. H. Hartley, R. Howell, C. A. Steinke, G. Hays, K. B. Wharton, J. K. Crane, and T. Ditmire, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.85.3640 85, 3640 (2000); K. W. Madison, P. K. Patel, D. Price, A. Edens, M. Allen, T. E. Cowan, J. Zweiback, and T. Ditmire, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1632906 11, 270 (2004); G. Grillon, P. Balcou, J. P. Chambaret, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.89.065005 89, 065005 (2002); K. W. Madison, P. K. Patel, M. Allen, D. Price, R. Fitzpatrick, and T. Ditmire, Phys. Rev. A 70, 053201 (2004).
11. J. Zweiback, R. A. Smith, T. E. Cowan, G. Hays, K. B. Wharton, V. P. Yanovsky, and T. Ditmire, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.84.2634 84, 2634 (2000); J. Zweiback, T. E. Cowan, R. A. Smith, J. H. Hartley, R. Howell, C. A. Steinke, G. Hays, K. B. Wharton, J. K. Crane, and T. Ditmire, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.85.3640 85, 3640 (2000); K. W. Madison, P. K. Patel, D. Price, A. Edens, M. Allen, T. E. Cowan, J. Zweiback, and T. Ditmire, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1632906 11, 270 (2004); G. Grillon, P. Balcou, J. P. Chambaret, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.89.065005 89, 065005 (2002); K. W. Madison, P. K. Patel, M. Allen, D. Price, R. Fitzpatrick, and T. Ditmire, Phys. Rev. A 70, 053201 (2004).
12. I. Last and J. Jortner, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett. 97.173401 97, 173401 (2006); A. Heidenreich, J. Jortner, and I. Last, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 10589 (2006).
13. I. Last and J. Jortner, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett. 97.173401 97, 173401 (2006); A. Heidenreich, J. Jortner, and I. Last, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 10589 (2006).
14. O. F. Hagena, Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 0178-7683 10.1007/BF01436638 4, 291 (1987); O. F. Hagena, Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 0178-7683 10.1007/BF01437893 17, 157 (1990); O. F. Hagena, Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 20, 425 (1991).
15. O. F. Hagena, Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 0178-7683 10.1007/BF01436638 4, 291 (1987); O. F. Hagena, Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 0178-7683 10.1007/BF01437893 17, 157 (1990); O. F. Hagena, Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 20, 425 (1991).
16. O. F. Hagena, Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 0178-7683 10.1007/BF01436638 4, 291 (1987); O. F. Hagena, Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 0178-7683 10.1007/BF01437893 17, 157 (1990); O. F. Hagena, Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 20, 425 (1991).
17. S. Ter-Avetisyan, M. Schnürer, H. Stiel, U. Vogt, W. Radloff, W. Karpov, W. Sandner, and P. V. Nickles, Phys. Rev. E 64, 036404 (2001).
18. T. Ditmire, R. A. Smith, J. W. G. Tisch, and M. H. R. Hutchinson, Phys. Rev. Lett. 78, 3121 (1997).
19. I. Last and J. Jortner, J. Chem. Phys. 0021-9606 10.1063/1.1630307 120, 1336 (2004); I. Last and J. Jortner, J. Chem. Phys. 120, 1348 (2004).
20. I. Last and J. Jortner, J. Chem. Phys. 0021-9606 10.1063/1.1630307 120, 1336 (2004); I. Last and J. Jortner, J. Chem. Phys. 120, 1348 (2004).
21. T. Ditmire, T. Donnelly, A. M. Rubenchik, R. W. Falcone, and M. D. Perry, Phys. Rev. A 53, 3379 (1996).
22. J. M. Dawson, Phys. Fluids 7, 981 (1964).
23. Y. Kishimoto, T. Masaki, and T. Tajima, Phys. Plasmas 9, 589 (2002).
24. F. Peano, Ph.D. thesis, Politecnico di Torino, Torino, 2005.
25. F. Peano, F. Peinetti, R. Mulas, G. Coppa, and L. O. Silva, Phys. Rev. Lett. 96, 175002 (2006).
26. A. E. Kaplan, B. Y. Dubetsky, and P. L. Shkolnikov, Phys. Rev. Lett. 91, 143401 (2003).
27. F. Peano, R. A. Fonseca, and L. O. Silva, Phys. Rev. Lett. 94, 033401 (2005).
28. F. Peano, R. A. Fonseca, J. L. Martins, and L. O. Silva, Phys. Rev. A 73, 053202 (2006).
29. P. B. Parks, T. E. Cowan, R. B. Stephens, and E. M. Campbell, Phys. Rev. A 63, 063203 (2001).
30. V. F. Kovalev and V. Yu. Bychenkov, JETP 101, 212 (2005).
31. A. V. Gurevich and K. P. Zybin, Sov. Phys. JETP 67, 1 (1988).
32. The simulation framework OSIRIS 2.0 is based on a massively parallel, electromagnetic, fully relativistic, 3D PIC code [R. A. Fonseca, Lecture Notes in Computer Science (Springer-Verlag, Heidelberg, 2002), Vol. 2331, p. 342].
33. H. R. Reiss, Laser Phys. 7, 543 (1997).
34. R. Neutze, R. Wouts, D. van der Spoel, E. Weckert, and J. Hajdu, Nature (London) 0028-0836 10.1038/35021099 406, 752 (2000); H. Wabnitz, L. Bittner, A. R. B. de Castro, Nature (London) 0028-0836 10.1038/nature01197 420, 482 (2002); U. Saalmann and J.-M. Rost, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.91. 223401 91, 223401 (2003); M. Bergh, N. T̀mneanu, and D. van der Spoel, Phys. Rev. E 70, 051904 (2004).
35. R. Neutze, R. Wouts, D. van der Spoel, E. Weckert, and J. Hajdu, Nature (London) 0028-0836 10.1038/35021099 406, 752 (2000); H. Wabnitz, L. Bittner, A. R. B. de Castro, Nature (London) 0028-0836 10.1038/nature01197 420, 482 (2002); U. Saalmann and J.-M. Rost, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.91. 223401 91, 223401 (2003); M. Bergh, N. T̀mneanu, and D. van der Spoel, Phys. Rev. E 70, 051904 (2004).
36. R. Neutze, R. Wouts, D. van der Spoel, E. Weckert, and J. Hajdu, Nature (London) 0028-0836 10.1038/35021099 406, 752 (2000); H. Wabnitz, L. Bittner, A. R. B. de Castro, Nature (London) 0028-0836 10.1038/nature01197 420, 482 (2002); U. Saalmann and J.-M. Rost, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.91. 223401 91, 223401 (2003); M. Bergh, N. T̀mneanu, and D. van der Spoel, Phys. Rev. E 70, 051904 (2004).
37. R. Neutze, R. Wouts, D. van der Spoel, E. Weckert, and J. Hajdu, Nature (London) 0028-0836 10.1038/35021099 406, 752 (2000); H. Wabnitz, L. Bittner, A. R. B. de Castro, Nature (London) 0028-0836 10.1038/nature01197 420, 482 (2002); U. Saalmann and J.-M. Rost, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.91. 223401 91, 223401 (2003); M. Bergh, N. T̀mneanu, and D. van der Spoel, Phys. Rev. E 70, 051904 (2004).
38. T. Ditmire, E. Springate, J. W. G. Tisch, Y. L. Shao, M. B. Mason, N. Hay, J. P. Marangos, and M. H. R. Hutchinson, Phys. Rev. A 1050-2947 10.1103/PhysRevA.57.369 57, 369 (1998); H. M. Milchberg, S. J. McNaught, and E. Parra, Phys. Rev. E 1063-651X 10.1103/PhysRevE.64.056402 64, 056402 (2001); M. Lezius, S. Dobosz, D. Normand, and M. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.80.261 80, 261 (1998); J. Zweiback, T. E. Cowan, J. H. Hartley, R. Howell, K. B. Wharton, J. K. Crane, V. P. Yanovsky, G. Hays, R. A. Smith, and T. Ditmire, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1487382 9, 3108 (2002); C. S. Liu and V. K. Tripathi, Phys. Plasmas 10, 4085 (2003).
39. T. Ditmire, E. Springate, J. W. G. Tisch, Y. L. Shao, M. B. Mason, N. Hay, J. P. Marangos, and M. H. R. Hutchinson, Phys. Rev. A 1050-2947 10.1103/PhysRevA.57.369 57, 369 (1998); H. M. Milchberg, S. J. McNaught, and E. Parra, Phys. Rev. E 1063-651X 10.1103/PhysRevE.64.056402 64, 056402 (2001); M. Lezius, S. Dobosz, D. Normand, and M. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.80.261 80, 261 (1998); J. Zweiback, T. E. Cowan, J. H. Hartley, R. Howell, K. B. Wharton, J. K. Crane, V. P. Yanovsky, G. Hays, R. A. Smith, and T. Ditmire, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1487382 9, 3108 (2002); C. S. Liu and V. K. Tripathi, Phys. Plasmas 10, 4085 (2003).
40. T. Ditmire, E. Springate, J. W. G. Tisch, Y. L. Shao, M. B. Mason, N. Hay, J. P. Marangos, and M. H. R. Hutchinson, Phys. Rev. A 1050-2947 10.1103/PhysRevA.57.369 57, 369 (1998); H. M. Milchberg, S. J. McNaught, and E. Parra, Phys. Rev. E 1063-651X 10.1103/PhysRevE.64.056402 64, 056402 (2001); M. Lezius, S. Dobosz, D. Normand, and M. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.80.261 80, 261 (1998); J. Zweiback, T. E. Cowan, J. H. Hartley, R. Howell, K. B. Wharton, J. K. Crane, V. P. Yanovsky, G. Hays, R. A. Smith, and T. Ditmire, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1487382 9, 3108 (2002); C. S. Liu and V. K. Tripathi, Phys. Plasmas 10, 4085 (2003).
41. T. Ditmire, E. Springate, J. W. G. Tisch, Y. L. Shao, M. B. Mason, N. Hay, J. P. Marangos, and M. H. R. Hutchinson, Phys. Rev. A 1050-2947 10.1103/PhysRevA.57.369 57, 369 (1998); H. M. Milchberg, S. J. McNaught, and E. Parra, Phys. Rev. E 1063-651X 10.1103/PhysRevE.64.056402 64, 056402 (2001); M. Lezius, S. Dobosz, D. Normand, and M. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.80.261 80, 261 (1998); J. Zweiback, T. E. Cowan, J. H. Hartley, R. Howell, K. B. Wharton, J. K. Crane, V. P. Yanovsky, G. Hays, R. A. Smith, and T. Ditmire, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1487382 9, 3108 (2002); C. S. Liu and V. K. Tripathi, Phys. Plasmas 10, 4085 (2003).
42. T. Ditmire, E. Springate, J. W. G. Tisch, Y. L. Shao, M. B. Mason, N. Hay, J. P. Marangos, and M. H. R. Hutchinson, Phys. Rev. A 1050-2947 10.1103/PhysRevA.57.369 57, 369 (1998); H. M. Milchberg, S. J. McNaught, and E. Parra, Phys. Rev. E 1063-651X 10.1103/PhysRevE.64.056402 64, 056402 (2001); M. Lezius, S. Dobosz, D. Normand, and M. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.80.261 80, 261 (1998); J. Zweiback, T. E. Cowan, J. H. Hartley, R. Howell, K. B. Wharton, J. K. Crane, V. P. Yanovsky, G. Hays, R. A. Smith, and T. Ditmire, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1487382 9, 3108 (2002); C. S. Liu and V. K. Tripathi, Phys. Plasmas 10, 4085 (2003).
43. Y. Fukuda, Y. Kishimoto, T. Masaki, and K. Yamakawa, Phys. Rev. A 73, 031201 (R) (2006).
44. P. Mora, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.90.185002 90, 185002 (2003); P. Mora, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.2134768 12, 112102 (2005); P. Mora, Phys. Rev. E 72, 056401 (2005).
45. P. Mora, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.90.185002 90, 185002 (2003); P. Mora, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.2134768 12, 112102 (2005); P. Mora, Phys. Rev. E 72, 056401 (2005).
46. P. Mora, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.90.185002 90, 185002 (2003); P. Mora, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.2134768 12, 112102 (2005); P. Mora, Phys. Rev. E 72, 056401 (2005).
47. E. Ott, Phys. Rev. Lett. 42, 1628 (1979).
48. J. E. Crow, P. L. Auer, and J. E. Allen, J. Plasma Phys. 0022-3778 14, 89 (1975); L. M. Wickens and J. E. Allen, J. Plasma Phys. 89, 167 (1979).
49. J. E. Crow, P. L. Auer, and J. E. Allen, J. Plasma Phys. 0022-3778 14, 89 (1975); L. M. Wickens and J. E. Allen, J. Plasma Phys. 89, 167 (1979).
50. G. Manfredi, S. Mola, and M. R. Feix, Phys. Fluids B 5, 388 (1993).
51. S. Sakabe, S. Shimizu, M. Hashida, Phys. Rev. A 1050-2947 10.1103/PhysRevA.69.023203 69, 023203 (2004);
52. M. Hirokane, S. Shimizu, M. Hashida, S. Okada, S. Okihara, F. Sato, T. Iida, and S. Sakabe, Phys. Rev. A 69, 063201 (2004).