High Power Laser Science and Engineering, Volume. 10, Issue 2, 02000e13(2022)

High repetition rate exploration of the Biermann battery effect in laser produced plasmas over large spatial regions

J. J. Pilgram1、*, M. B. P. Adams2, C. G. Constantin1, P. V. Heuer3, S. Ghazaryan1, M. Kaloyan1, R. S. Dorst1, D. B. Schaeffer4, P. Tzeferacos2,3, and C. Niemann1
Author Affiliations
  • 1Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, Los Angeles, CA90095, USA
  • 2Department of Physics and Astronomy, University of Rochester, Rochester, NY14627, USA
  • 3Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester, Rochester, NY14623, USA
  • 4Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, Princeton, NJ08540, USA
  • show less
    References(48)

    [1] R. M. Kulsrud, E. G. Zweibel. Rep. Progr. Phys., 71, 046901(2008).

    [2] R. J. Rand, S. R. Kulkarni. Astrophys. J., 343, 760(1989).

    [3] R. Beck. EAS Publ. Ser., 23, 19(2007).

    [4] J. L. Han, R. N. Manchester, A. G. Lyne, G. J. Qiao, W. van Straten. Astrophys. J., 642, 868(2006).

    [5] E. G. Zweibel, C. Heile. Nature, 385, 131(1997).

    [6] C. Heiles. Astrophys. Lett. Commun., 37, 85(1998).

    [7] B. A. Remington, R. P. Drake, H. Takabe, D. Arnett. Phys. Plasmas, 7, 1641(2000).

    [8] D. D. Ryutov, B. A. Remington, H. F. Robey, R. P. Drake. Phys. Plasmas, 8, 1804(2001).

    [9] E. G. Zweibel. Physics, 6, 85(2013).

    [10] S. Naoz, R. Narayan. Phys. Rev. Lett., 111, 051303(2013).

    [11] G. Gregori, A. Ravasio, C. D. Murphy, K. Schaar, A. Baird, A. R. Bell, A. Benuzzi-Mounaix, R. Bingham, C. Constantin, R. P. Drake, M. Edwards, E. T. Everson, C. D. Gregory, Y. Kuramitsu, W. Lau, J. Mithen, C. Niemann, H.-S. Park, B. A. Remington, B. Reville, A. P. L. Robinson, D. D. Ryutov, Y. Sakawa, S. Yang, N. C. Woolsey, M. Koenig, F. Miniati. Nature, 481, 480(2012).

    [12] L. Biermann. Z. Naturforschung, 5, 65(1949).

    [13] J. A. Stamper, K. Papadopoulos, R. N. Sudan, S. O. Dean, E. A. McLean, J. A. Dawson. Phys. Rev. Lett., 26, 17(1971).

    [14] T. Pisarczyk, S. Y. Gus'kov, R. Dudzak, T. Chodukowski, J. Dostal, N. N. Demchenko, P. Korneev, Z. Kalinowska, M. Kalal, O. Renner, M. Smid, S. Borodziuk, E. Krousky, J. Ullschmied, J. Hrebicek, T. Medrik, J. Golasowski, M. Pfeifer, J. Skala, P. Pisarczyk. Phys. Plasmas, 22, 102706(2015).

    [15] A. Gopal, M. Tatarakis, F. N. Beg, E. L. Clark, A. E. Dangor, R. G. Evans, P. A. Norreys, M. S. Wei, M. Zepf, K. Krushelnick. Phys. Plasmas, 15, 122701(2008).

    [16] L. L. McKee, R. S. Bird, F. Schwirzke. Phys. Rev. A, 9, 1305(1974).

    [17] J. A. Stamper. Laser Particle Beams, 9, 841(1991).

    [18] L. Gao, P. M. Nilson, I. V. Igumenshchev, M. G. Haines, D. H. Froula, R. Betti, D. D. Meyerhofer. Phys. Rev. Lett., 114, 215003(2015).

    [19] P. M. Nilson, L. Willingale, M. C. Kaluza, C. Kamperidis, S. Minardi, M. S. Wei, P. Fernandes, M. Notley, S. Bandyopadhyay, M. Sherlock, R. J. Kingham, M. Tatarakis, Z. Najmudin, W. Rozmus, R. G. Evans, M. G. Haines, A. E. Dangor, K. Krushelnick. Phys. Rev. Lett., 97, 255001(2006).

    [20] G. Gregori, F. Miniati, B. Reville, R. P. Drake. EAS Publ. Series, 58, 23(2012).

    [21] C. K. Li, F. H. Séguin, J. R. Rygg, J. A. Frenje, M. Manuel, R. D. Petrasso, R. Betti, J. Delettrez, J. P. Knauer, F. Marshall, D. D. Meyerhofer, D. Shvarts, V. A. Smalyuk, C. Stoeckl, O. L. Landen, R. P. J. Town, C. A. Back, J. D. Kilkenny. Phys. Rev. Lett., 100, 225001(2008).

    [22] C. A. Walsh, J. P. Chittenden, K. McGlinchey, N. P. L. Niasse, B. D. Appelbe. Phys. Rev. Lett., 118, 155001(2017).

    [23] P. T. Campbell, C. A. Walsh, B. K. Russell, J. P. Chittenden, A. Crilly, G. Fiksel, P. M. Nilson, A. G. R. Thomas, K. Krushelnick, L. Willingale. Phys. Rev. Lett., 125, 145001(2020).

    [24] S. I. Braginskii. Rev. Plasma Phys., 1, 205(1965).

    [25] R. S. Craxton, M. G. Haines. Phys. Rev. Lett., 35, 20(1975).

    [26] R. S. Craxton, M. G. Haines. Plasma Phys., 20, 487(1978).

    [27] A. Raven, O. Willi, P. T. Rumsby. Phys. Rev. Lett., 41, 554(1978).

    [28] M. G. Haines. Canad. J. Phys., 64, 912(1986).

    [29] E. A. McLean, J. A. Stamper, C. K. Manka, H. R. Griem, D. W. Droemer, B. H. Ripin. Phys. Fluids, 27, 1327(1984).

    [30] R. S. Bird, L. L. McKee, F. Schwirzke, A. W. Cooper. Phys. Rev. A, 7, 1328(1973).

    [31] C. B. Dane, L. E. Zapata, W. A. Neuman, M. A. Norton, L. A. Hackel. IEEE J. Quantum Electron., 31, 148(1995).

    [32] E. T. Everson, P. Pribyl, C. G. Constantin, A. Zylstra, D. B. Schaeffer, N. L. Kugland, C. Niemann. Rev. Sci. Instrum., 80, 113505(2009).

    [33] D. B. Schaeffer, L. R. Hofer, E. N. Knall, P. V. Heuer, C. G. Constantin, C. Niemann. High Power Laser Sci. Eng., 6, e17(2018).

    [34] D. H. Froula, S. H. Glenzer, N. C. Luhmann, J. Sheffield, T. J. H. Donné. Fusion Sci. Technol., 61, 104(2012).

    [35] M. Kaloyan, S. Ghazaryan, C. G. Constantin, R. S. Dorst, P. V. Heuer, J. J. Pilgram, D. B. Schaeffer, C. Niemann. Rev. Sci. Instrum., 92, 093102(2021).

    [36] D. B. Schaeffer, A. S. Bondarenko, E. T. Everson, S. E. Clark, C. G. Constantin, C. Niemann. J. Appl. Phys., 120, 043301(2016).

    [37] B. Fryxell, K. Olson, P. Ricker, F. X. Timmes, M. Zingale, D. Q. Lamb, P. MacNeice, R. Rosner, J. W. Truran, H. Tufo. Astrophys. J. Suppl. Ser., 131, 273(2000).

    [38] D. Lee. J. Comput. Phys., 243, 269(2013).

    [39] P. Tzeferacos, M. Fatenejad, N. Flocke, C. Graziani, G. Gregori, D. Q. Lamb, D. Lee, J. Meinecke, A. M. Scopatz, K. Weide. High Energy Density Phys., 17, 24(2015).

    [40] M. Fatenejad, B. Fryxell, J. Wohlbier, E. Myra, D. Lamb, C. Fryer, C. Graziani. High Energy Density Phys., 9, 63(2013).

    [41] C. Orban, M. Fatenejad, S. Chawla, S. C. Wilks, D. Q. Lamb. , , , , and , arXiv:1306.1584 ().(2013).

    [42] J. Meinecke, H. W. Doyle, F. Miniati, A. R. Bell, R. Bingham, R. Crowston, R. P. Drake, M. Fatenejad, M. Koenig, Y. Kuramitsu, C. C. Kuranz, D. Q. Lamb, D. Lee, M. J. MacDonald, C. D. Murphy, H.-S. Park, A. Pelka, A. Ravasio, Y. Sakawa, A. A. Schekochihin, A. Scopatz, P. Tzeferacos, W. C. Wan, N. C. Woolsey, R. Yurchak, B. Reville, G. Gregori. Nat. Phys., 10, 520(2014).

    [43] J. Meinecke, P. Tzeferacos, A. Bell, R. Bingham, R. Clarke, E. Churazov, R. Crowston, H. Doyle, R. P. Drake, R. Heathcote, M. Koenig, Y. Kuramitsu, C. Kuranz, D. Lee, M. MacDonald, C. Murphy, M. Notley, H.-S. Park, A. Pelka, A. Ravasio, B. Reville, Y. Sakawa, W. Wan, N. Woolsey, R. Yurchak, F. Miniati, A. Schekochihin, D. Lamb, G. Gregori. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 112, 8211(2015).

    [44] C. K. Li, P. Tzeferacos, D. Lamb, G. Gregori, P. A. Norreys, M. J. Rosenberg, R. K. Follett, D. H. Froula, M. Koenig, F. H. Seguin, J. A. Frenje, H. G. Rinderknecht, H. Sio, A. B. Zylstra, R. D. Petrasso, P. A. Amendt, H. S. Park, B. A. Remington, D. D. Ryutov, S. C. Wilks, R. Betti, A. Frank, S. X. Hu, T. C. Sangster, P. Hartigan, R. P. Drake, C. C. Kuranz, S. V. Lebedev, N. C. Woolsey. Nat. Commun., 7, 13081(2016).

    [45] P. Tzeferacos, A. Rigby, A. F. A. Bott, A. R. Bell, R. Bingham, A. Casner, F. Cattaneo, E. M. Churazov, J. Emig, F. Fiuza, C. B. Forest, J. Foster, C. Graziani, J. Katz, M. Koenig, C.-K. Li, J. Meinecke, R. Petrasso, H.-S. Park, B. A. Remington, J. S. Ross, D. Ryu, D. Ryutov, T. G. White, B. Reville, F. Miniati, A. A. Schekochihin, D. Q. Lamb, D. H. Froula, G. Gregori. Nat. Commun., 9, 591(2018).

    [46] L. E. Chen, A. F. A. Bott, P. Tzeferacos, A. Rigby, A. Bell, R. Bingham, C. Graziani, J. Katz, M. Koenig, C. K. Li. Astrophys. J., 892, 114(2020).

    [47] A. F. A. Bott, P. Tzeferacos, L. Chen, C. A. J. Palmer, A. Rigby, A. R. Bell, R. Bingham, A. Birkel, C. Graziani, D. H. Froula, J. Katz, M. Koenig, M. W. Kunz, C. Li, J. Meinecke, F. Miniati, R. Petrasso, H.-S. Park, B. A. Remington, B. Reville, J. S. Ross, D. Ryu, D. Ryu, F. H. Séguin, T. G. White, A. A. Schekochihin, D. Q. Lamb, G. Gregori. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 118, e2015729118(2021).

    [48] M. Fatenejad, A. R. Bell, A. Benuzzi-Mounaix, R. Crowston, R. P. Drake, N. Flocke, G. Gregori, M. Koenig, C. Krauland, D. Lamb, D. Lee, J. R. Marques, J. Meinecke, F. Miniati, C. D. Murphy, H.-S. Park, A. Pelka, A. Ravasio, B. Remington, B. Reville, A. Scopatz, P. Tzeferacos, K. Weide, N. Woolsey, R. Young, R. Yurchak. High Energy Density Phys., 9, 172(2013).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    J. J. Pilgram, M. B. P. Adams, C. G. Constantin, P. V. Heuer, S. Ghazaryan, M. Kaloyan, R. S. Dorst, D. B. Schaeffer, P. Tzeferacos, C. Niemann. High repetition rate exploration of the Biermann battery effect in laser produced plasmas over large spatial regions[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2022, 10(2): 02000e13

    Download Citation

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

    Category: Research Articles

    Received: Dec. 8, 2021

    Accepted: Feb. 14, 2022

    Posted: Feb. 15, 2022

    Published Online: Apr. 19, 2022

    The Author Email: J. J. Pilgram (jpilgram@g.ucla.edu)

    DOI:10.1017/hpl.2022.2

    Topics