High Power Laser Science and Engineering, Volume. 11, Issue 6, 06000e91(2023)

Supersonic gas jet stabilization in laser–plasma acceleration Editors' Pick

Zhen-Zhe Lei1,3, Yan-Jun Gu1,3、*, Zhan Jin1,3, Shingo Sato1,3, Alexei Zhidkov1,3, Alexandre Rondepierre1,3, Kai Huang2,3, Nobuhiko Nakanii2,3, Izuru Daito2,3, Masakai Kando1,2,3, and Tomonao Hosokai1,3
Author Affiliations
  • 1SANKEN (Institute of Scientific and Industrial Research), Osaka University, Ibaraki, Osaka, Japan
  • 2Kansai Institute for Photon Science (KPSI), National Institutes for Quantum Science and Technology (QST), Kizugawa-city, Kyoto, Japan
  • 3RIKEN SPring-8 Center, Sayo, Hyogo, Japan
  • show less
    References(49)

    [1] T. Tajima, J. M. Dawson. Phys. Rev. Lett., 43, 267(1979).

    [2] E. Esarey, C. B. Schroeder, W. P. Leemans. Rev. Mod. Phys, 81, 1229(2009).

    [3] D. Umstadter, J. K. Kim, E. Dodd. Phys. Rev. Lett., 76, 2073(1996).

    [4] T. Hosokai, M. Kando, H. Dewa, H. Kotaki, S. Kondo, N. Hasegawa, K. Nakajima, K. Horioka. Opt. Lett., 25, 10(2000).

    [5] P. Tomassini, M. Galimberti, A. Giulietti, D. Giulietti, L. A. Gizzi, L. Labate, F. Pegoraro. Phys. Rev. Spec. Top. Accel. Beams, 6, 121301(2003).

    [6] H. Suk, N. Barov, J. B. Rosenzweig, E. Esarey. Phys. Rev. Lett., 86, 1011(2001).

    [7] J. Faure, C. Rechatin, A. Norlin, A. Lifschitz, Y. Glinec, V. Malka. Nature, 444, 737(2006).

    [8] W. P. Leemans, B. Nagler, A. J. Gonsalves, C. Tóth, K. Nakamura, C. G. R. Geddes, E. Esarey, C. B. Schroeder, S. M. Hooker. Nat. Phys., 2, 696(2006).

    [9] T. Hosokai, K. Kinoshita, A. Zhidkov, A. Maekawa, A. Yamazaki, M. Uesaka. Phys. Rev. Lett., 97, 075004(2006).

    [10] X. Davoine, E. Lefebvre, C. Rechatin, J. Faure, V. Malka. Phys. Rev. Lett., 102, 065001(2009).

    [11] M. Chen, E. Esareya, C. B. Schroeder, C. G. R. Geddes, W. P. Leemans. Phys. Plasmas, 19, 033101(2012).

    [12] R. Lehe, A. F. Lifschitz, X. Davoine, C. Thaury, V. Malka. Phys. Rev. Lett., 111, 085005(2013).

    [13] S. Corde, C. Thaury, A. Lifschitz, G. Lambert, K. T. Phuoc, X. Davoine, R. Lehe, D. Douillet, A. Rousse, V. Malka. Nat. Commun., 4, 1501(2013).

    [14] A. Buck, J. Wenz, J. Xu, K. Khrennikov, K. Schmid, M. Heigoldt, J. M. Mikhailova, M. Geissler, B. Shen, F. Krausz, S. Karsch, L. Veisz. Phys. Rev. Lett., 110, 185006(2013).

    [15] F. Li, J. F. Hua, X. L. Xu, C. J. Zhang, L. X. Yan, Y. C. Du, W. H. Huang, H. B. Chen, C. X. Tang, W. Lu, C. Joshi, W. B. Mori, Y. Q. Gu. Phys. Rev. Lett., 111, 015003(2013).

    [16] N. Bourgeois, J. Cowley, S. M. Hooker. Phys. Rev. Lett., 111, 155004(2013).

    [17] M. Zeng, M. Chen, L. L. Yu, W. B. Mori, Z. M. Sheng, B. Hidding, D. A. Jaroszynski, J. Zhang. Phys. Rev. Lett., 114, 084801(2015).

    [18] M. P. Tooley, B. Ersfeld, S. R. Yoffe, A. Noble, E. Brunetti, Z. M. Sheng, M. R. Islam, D. A. Jaroszynski. Phys. Rev. Lett., 119, 044801(2017).

    [19] Z. Jin, H. Nakamura, N. Pathak, Y. Sakai, A. Zhidkov, K. Sueda, R. Kodama, T. Hosokai. Sci. Rep., 9, 20045(2019).

    [20] D. N. Gupta, S. R. Yoffe, A. Jain, B. Ersfeld, D. A. Jaroszynski. Sci. Rep., 12, 20368(2022).

    [21] K. V. Grafenstein, F. M. Foerster, F. Haberstroh, D. Campbell, F. Irshad, F. C. Salgado, G. Schilling, E. Travac, N. Weiße, M. Zepf, A. Döpp, S. Karsch. Sci. Rep., 13, 11680(2023).

    [22] J. Faure, Y. Glinec, A. Pukhov, S. Kiselev, S. Gordienko, E. Lefebvre, J. P. Rousseau, F. Burgy, V. Malka. Nature, 431, 541(2004).

    [23] S. P. D. Mangles, C. D. Murphy, Z. Najmudin, A. G. R. Thomas, J. L. Collier, A. E. Dangor, E. J. Divall, P. S. Foster, J. G. Gallacher, C. J. Hooker, D. A. Jaroszynski, A. J. Langley, W. B. Mori, P. A. Norreys, F. S. Tsung, R. Viskup, B. R. Walton, K. Krushelnick. Nature, 431(2004).

    [24] C. G. R. Geddes, C. Toth, J. van Tilborg, E. Esarey, C. B. Schroeder, D. Bruhwiler, C. Nieter, J. Cary, W. P. Leemans. Nature, 431, 538(2004).

    [25] I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F. J. Decker, M. J. Hogan, C. K. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, M. M. Zhou. Nature, 445, 741(2007).

    [26] S. Kneip, C. McGuffey, J. L. Martins, S. F. Martins, C. Bellei, V. Chvykov, F. Dollar, R. Fonseca, C. Huntington, G. Kalintchenko, A. Maksimchuk, S. P. D. Mangles, T. Matsuoka, S. R. Nagel, C. A. J. Palmer, J. Schreiber, K. T. Phuoc, A. G. R. Thomas, V. Yanovsky, L. O. Silva, K. Krushelnick, Z. Najmudin. Nat. Phys., 6, 980(2010).

    [27] K. T. Phuoc, S. Corde, C. Thaury, V. Malka, A. Tafzi, J. P. Goddet, R. C. Shah, S. Sebban, A. Rousse. Nat. Photonics, 6, 308(2012).

    [28] N. D. Powers, I. Ghebregziabher, G. Golovin, C. Liu, S. Chen, S. Banerjee, J. Zhang, D. P. Umstadter. Nat. Photonics, 8, 28(2014).

    [29] M. Litos, E. Adli, W. An, C. I. Clarke, C. E. Clayton, S. Corde, J. P. Delahaye, R. J. England, A. S. Fisher, J. Frederico, S. Gessner, S. Z. Green, M. J. Hogan, C. Joshi, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, N. Vafaei-Najafabadi, D. Walz, G. White, Z. Wu, V. Yakimenko, G. Yocky. Nature, 515, 92(2014).

    [30] E. Adli, A. Ahuja, O. Apsimon, R. Apsimon, A.-M. Bachmann, D. Barrientos, F. Batsch, J. Bauche, V. K. Berglyd Olsen, M. Bernardini, T. Bohl, C. Bracco, F. Braunmüller, G. Burt, B. Buttenschön, A. Caldwell, M. Cascella, J. Chappell, E. Chevallay, M. Chung, D. Cooke, H. Damerau, L. Deacon, L. H. Deubner, A. Dexter, S. Doebert, J. Farmer, V. N. Fedosseev, R. Fiorito, R. A. Fonseca, F. Friebel, L. Garolfi, S. Gessner, I. Gorgisyan, A. A. Gorn, E. Granados, O. Grulke, E. Gschwendtner, J. Hansen, A. Helm, J. R. Henderson, M. Hüther, M. Ibison, L. Jensen, S. Jolly, F. Keeble, S.-Y. Kim, F. Kraus, Y. Li, S. Liu, N. Lopes, K. V. Lotov, L. Maricalva Brun, M. Martyanov, S. Mazzoni, D. Medina Godoy, V. A. Minakov, J. Mitchell, J. C. Molendijk, J. T. Moody, M. Moreira, P. Muggli, E. Öz, C. Pasquino, A. Pardons, F. Peña Asmus, K. Pepitone, A. Perera, A. Petrenko, S. Pitman, A. Pukhov, S. Rey, K. Rieger, H. Ruhl, J. S. Schmidt, I. A. Shalimova, P. Sherwood, L. O. Silva, L. Soby, A. P. Sosedkin, R. Speroni, R. I. Spitsyn, P. V. Tuev, M. Turner, F. Velotti, L. Verra, V. A. Verzilov, J. Vieira, C. P. Welsch, B. Williamson, M. Wing, B. Woolley, G. Xia. Nature, 561(2018).

    [31] W. T. Wang, K. Feng, L. Ke, C. Yu, Y. Xu, R. Qi, Y. Chen, Z. Qin, Z. Zhang, M. Fang, J. Liu, K. Jiang, H. Wang, C. Wang, X. Yang, F. Wu, Y. Leng, J.-S. Liu, R. Li, Z. Xu. Nature, 595, 516(2021).

    [32] W. P. Leemans, A. J. Gonsalves, H.-S. Mao, K. Nakamura, C. Benedetti, C. B. Schroeder, C. Tóth, J. Daniels, D. E. Mittelberger, S. S. Bulanov, J.-L. Vay, C. G. R. Geddes, E. Esarey. Phys. Rev. Lett., 113, 245002(2014).

    [33] A. J. Gonsalves, K. Nakamura, J. Daniels, C. Benedetti, C. Pieronek, T. C. H. de Raadt, S. Steinke, J. H. Bin, S. S. Bulanov, J. van Tilborg, C. G. R. Geddes, C. B. Schroeder, C. Tóth, E. Esarey, K. Swanson, L. Fan-Chiang, G. Bagdasarov, N. Bobrova, V. Gasilov, G. Korn, P. Sasorov, W. P. Leemans. Phys. Rev. Lett., 122, 084801(2019).

    [34] A. Döpp, C. Thaury, E. Guillaume, F. Massimo, A. Lifschitz, I. Andriyash, J. P. Goddet, A. Tazfi, K. T. Phuoc, V. Malka. Phys. Rev. Lett., 121, 074802(2018).

    [35] L. T. Ke, K. Feng, W. T. Wang, Z. Y. Qin, C. H. Yu, Y. Wu, Y. Chen, R. Qi, Z. J. Zhang, Y. Xu, X. J. Yang, Y. X. Leng, J. S. Liu, R. X. Li, Z. Z. Xu. Phys. Rev. Lett., 126, 214801(2021).

    [36] S. Semushin, V. Malka. Rev. Sci. Instrum., 72, 2961(2001).

    [37] K. Schmid, L. Veisz. Rev. Sci. Instrum., 83, 053304(2012).

    [38] S. Lorenz, G. Grittani, E. Chacon-Golcher, C. M. Lazzarini, J. Limpouch, F. Nawaz, M. Nevrkla, L. Vilanova, T. Levato. Matter Radiat. Extremes, 4, 015401(2019).

    [39] L. Rovige, J. Huijts, A. Vernier, I. Andriyash, F. Sylla, V. Tomkus, V. Girdauskas, G. Raciukaitis, J. Dudutis, V. Stankevic, P. Gecys, J. Faure. Rev. Sci. Instrum., 92, 083302(2021).

    [40] C. Aniculaesei, H. T. Kim, B. J. Yoo, K. H. Oh, C. H. Nam. Rev. Sci. Instrum., 89, 025110(2018).

    [41] H. Xu, G. Chen, D. Patel, Y. Cao, L. Ren, H. Xu, H. Shao, J. He, D. E. Kim. AIP Adv., 11, 075313(2021).

    [42] O. Zhou, H.-E. Tsai, T. M. Ostermayr, L. Fan-Chiang, J. Tilborg, C. B. Schroeder, E. Esarey, C. G. R. Geddes. Phys. Plasmas, 28, 093107(2021).

    [43] G. Costa, M. P. Anania, A. Biagioni, F. G. Bisesto, M. Del Franco, M. Galletti, M. Ferrario, R. Pompili, S. Romeo, A. R. Rossi, A. Zigler, A. Cianchi. JINST, 17, C01049(2022).

    [44] F. Brandi, F. Giammanco. Opt. Express, 19, 25479(2011).

    [45] J. Couperus, A. Köhler, T. A. W. Wolterink, A. Jochmann, O. Zarini, H. M. J. Bastiaens, K. J. Boller, A. Irman, U. Schramm. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 830, 504(2016).

    [46] A. Adelmann, B. Hermann, R. Ischebeck, M. C. Kaluza, U. Locans, N. Sauerwein, R. Tarkeshian. Appl. Sci., 8, 443(2018).

    [47] F. R. Menter. AIAA J., 32, 1598(1994).

    [48] J. D. Anderson. Fundamentals of Aerodynamics(2010).

    [49] Z. Lei, Z. Jin, A. Zhidkov, N. Pathak, Y. Mizuta, K. Huang, N. Nakanii, I. Daito, M. Kando, T. Hosokai. Prog. Theor. Exp. Phys., 2023, 033J01(2023).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    Zhen-Zhe Lei, Yan-Jun Gu, Zhan Jin, Shingo Sato, Alexei Zhidkov, Alexandre Rondepierre, Kai Huang, Nobuhiko Nakanii, Izuru Daito, Masakai Kando, Tomonao Hosokai. Supersonic gas jet stabilization in laser–plasma acceleration[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(6): 06000e91

    Download Citation

    EndNote(RIS)BibTexPlain Text
    Save article for my favorites
    Paper Information

    Category: Research Articles

    Received: Sep. 20, 2023

    Accepted: Oct. 23, 2023

    Published Online: Dec. 21, 2023

    The Author Email: Yan-Jun Gu (gu_yanjun@sanken.osaka-u.ac.jp)

    DOI:10.1017/hpl.2023.82

    Topics