We demonstrate a novel plasma device for magnetic reconnection, driven by Gekko XII lasers irradiating a double-turn Helmholtz capacitor-coil target. Optical probing revealed an accumulated plasma plume near the magnetic reconnection outflow. The background electron density and magnetic field were measured to be approximately 1018 cm−3 and 60 T by using Nomarski interferometry and the Faraday effect, respectively. In contrast with experiments on magnetic reconnection constructed by the Biermann battery effect, which produced high beta values, our beta value was much lower than one, which greatly extends the parameter regime of laser-driven magnetic reconnection and reveals its potential in astrophysical plasma applications.
References
1.
F.
Herlach
and N.
Miura
, High Magnetic Fields: Science and Technology
(World Scientific Pub. Co., Inc.
, Singapore
, 2003
), pp. 1
–23
.2.
P.
Gilch
, F.
Pöllinger-Dammer
, C.
Musewald
, M. E.
Michel-Beyerle
, and U. E.
Steiner
, Science
281
, 982
(1998
).3.
R. Z.
Sagdeev
, in Reviews of Plasma Physics
(Consultants Bureau
, New York
, 1966
), Vol. 4, p. 23
.4.
A.
Santangelo
, A.
Segreto
, S.
Giarrusso
, D.
Dal Fiume
, M.
Orlandini
, A. N.
Parmar
, T.
Oosterbroek
, T.
Bulik
, T.
Mihara
, S.
Campana
, G. L.
Israel
, and L.
Stella
, Astrophys. J., Lett.
523
, L85
(1999
).5.
S.
Masuda
, T.
Kosugi
, H.
Hara
, S.
Tsuneta
, and Y.
Ogawara
, Nature
371
, 495
(1994
).6.
C.
Courtois
, R. A. D.
Grundy
, A. D.
Ash
, D. M.
Chambers
, N. C.
Woolsey
, R. O.
Dendy
, and K. G.
McClements
, Phys. Plasmas
11
, 3386
(2004
).7.
Y.
Kuramitsu
, Y.
Sakawa
, T.
Morita
, C. D.
Gregory
, J. N.
Waugh
, S.
Dono
, H.
Aoki
, H.
Tanji
, M.
Koenig
, N.
Woolsey
, and H.
Takabe
, Phys. Rev. Lett.
106
, 175002
(2011
).8.
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
, and K.
Krushelnick
, Phys. Rev. Lett.
97
, 255001
(2006
).9.
C. K.
Li
, F. H.
Séguin
, J. A.
Frenje
, J. R.
Rygg
, R. D.
Petrasso
, R. P. J.
Town
, O. L.
Landen
, J. P.
Knauer
, and V. A.
Smalyuk
, Phys. Rev. Lett.
99
, 055001
(2007
).10.
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
, and K.
Krushelnick
, Phys. Plasmas
15
, 092701
(2008
).11.
J.
Zhong
, Y.
Li
, X.
Wang
, J.
Wang
, Q.
Dong
, C.
Xiao
, S.
Wang
, X.
Liu
, L.
Zhang
, L.
An
, F.
Wang
, J.
Zhu
, Y.
Gu
, X.
He
, G.
Zhao
, and J.
Zhang
, Nat. Phys.
6
, 984
(2010
).12.
Q. L.
Dong
, S. J.
Wang
, Q. M.
Lu
, C.
Huang
, D. W.
Yuan
, X.
Liu
, X. X.
Lin
, Y. T.
Li
, H. G.
Wei
, J. Y.
Zhong
, J. R.
Shi
, S. E.
Jiang
, Y. K.
Ding
, B. B.
Jiang
, K.
Du
, X. T.
He
, M. Y.
Yu
, C. S.
Liu
, S.
Wang
, Y. J.
Tang
, J. Q.
Zhu
, G.
Zhao
, Z. M.
Sheng
, and J.
Zhang
, Phys. Rev. Lett.
108
, 215001
(2012
).13.
G.
Fiksel
, W.
Fox
, A.
Bhattacharjee
, D. H.
Barnak
, P.-Y.
Chang
, K.
Germaschewski
, S. X.
Hu
, and P. M.
Nilson
, Phys. Rev. Lett.
113
, 105003
(2014
).14.
E. N.
Parker
, J. Geophys. Res.
62
, 509
, doi: (1957
).15.
E.
Priest
and T.
Forbes
, Magnetic Reconnection—MHD Theory and Applications
(Cambridge University Press
, United Kingdom
, 2000
).16.
M.
Yamada
, R.
Kulsrud
, and H.
Ji
, Rev. Mod. Phys.
82
, 603
(2010
).17.
E. G.
Zweibel
and M.
Yamada
, Annu. Rev. Astron. Astrophys.
47
, 291
(2009
).18.
J. B.
Taylor
, Rev. Mod. Phys.
58
, 741
(1986
).19.
M.
Yamada
, J. Geophys. Res.: Space Phys.
104
, 14529
(1999
).20.
M. G.
Haines
, Can. J. Phys.
64
, 912
(1986
).21.
S.
Fujioka
, Z.
Zhang
, K.
Ishihara
, K.
Shigemori
, Y.
Hironaka
, T.
Johzaki
, A.
Sunahara
, N.
Yamamoto
, H.
Nakashima
, T.
Watanabe
, H.
Shiraga
, H.
Nishimura
, and H.
Azechi
, Sci. Rep.
3
, 1170
(2013
).22.
H.
Daido
, F.
Miki
, K.
Mima
, M.
Fujita
, K.
Sawai
, H.
Fujita
, Y.
Kitagawa
, S.
Nakai
, and C.
Yamanaka
, Phys. Rev. Lett.
56
, 846
(1986
).23.
P.
Elleaume
, O.
Chubar
, and J.
Chavanne
, in Proceedings of the PAC97 Conference
(1997
), Vol. 3, p. 3509
.24.
X. X.
Pei
, J. Y.
Zhong
, K.
Zhang
, W. D.
Zheng
, G. Y.
Liang
, F. L.
Wang
, Y. T.
Li
, and G.
Zhao
, Acta Phys. Sin.
63
, 145201
(2014
).25.
K.
Zhang
, J. Y.
Zhong
, X. X.
Pei
, Y. T.
Li
, Y.
Sakawa
, H. G.
Wei
, D. W.
Yuan
, F.
Li
, C.
Wang
, H.
He
, C. L.
Yin
, G. Q.
Liao
, Y.
Fang
, S.
Yang
, X. H.
Yuan
, G. Y.
Liang
, F. L.
Wang
, J. Q.
Zhu
, Y. K.
Ding
, J.
Zhang
, and G.
Zhao
, Acta Phys. Sin.
64
, 165201
(2015
).26.
M.
Hipp
, J.
Woisetschlager
, P.
Reiterer
, and T.
Neger
, Measurement
36
, 53
(2004
).© 2016 AIP Publishing LLC.
2016
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
