We developed an experimental platform for studying magnetic reconnection in an external magnetic field with simultaneous measurements of plasma imaging, flow velocity, and magnetic-field variation. Here, we investigate the stagnation and acceleration in counterstreaming plasmas generated by high-power laser beams. A plasma flow perpendicular to the initial flow directions is measured by laser Thomson scattering. The flow is, interestingly, accelerated toward the high-density region, which is opposite to the direction of the acceleration by pressure gradients. This acceleration is possibly interpreted by the interaction of two magnetic field loops initially generated by the Biermann battery effect, resulting in a magnetic reconnection forming a single field loop and additional acceleration by a magnetic tension force.

1.
E. G.
Zweibel
and
M.
Yamada
,
Annu. Rev. Astron. Astrophys.
47
,
291
(
2009
).
2.
T.
Tanaka
,
A.
Nakamizo
,
A.
Yoshikawa
,
S.
Fujita
,
H.
Shinagawa
,
H.
Shimazu
,
T.
Kikuchi
, and
K. K.
Hashimoto
,
J. Geophys. Res.
115
,
A05220
, (
2010
).
3.
W.
Daughton
,
V.
Roytershteyn
,
H.
Karimabadi
,
L.
Yin
,
B. J.
Albright
,
B.
Bergen
, and
K. J.
Bowers
,
Nat. Phys.
7
,
539
(
2011
).
4.
T.
Nagai
,
I.
Shinohara
,
M.
Fujimoto
,
A.
Matsuoka
,
Y.
Saito
, and
T.
Mukai
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
116
,
A04222
, (
2011
).
5.
Y.
Ono
,
A.
Morita
,
M.
Katsurai
, and
M.
Yamada
,
Phys. Fluids B
5
,
3691
(
1993
).
6.
Y.
Ono
,
Y.
Hayashi
,
T.
Ii
,
H.
Tanabe
,
S.
Ito
,
A.
Kuwahata
,
T.
Ito
,
Y.
Kamino
,
T
Yamada
,
M.
Inomoto
, and
TS-Group
,
Phys. Plasmas
18
,
111213
(
2011
).
7.
M.
Yamada
,
H.
Ji
,
S.
Hsu
,
T.
Carter
,
R.
Kulsrud
,
N.
Bretz
,
F.
Jobes
,
Y.
Ono
, and
F.
Perkins
,
Phys. Plasmas
4
,
1936
(
1997
).
8.
Y.
Ren
,
M.
Yamada
,
S.
Gerhardt
,
H.
Ji
,
R.
Kulsrud
, and
A.
Kuritsyn
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
055003
(
2005
).
9.
J. D.
Hare
,
L. G.
Suttle
,
S. V.
Lebedev
,
N. F.
Loureiro
,
A.
Ciardi
,
J. P.
Chittenden
,
T.
Clayson
,
S. J.
Eardley
,
C.
Garcia
,
J. W.
Halliday
,
T.
Robinson
,
R. A.
Smith
,
N.
Stuart
,
F.
Suzuki-Vidal
, and
E. R.
Tubman
,
Phys. Plasmas
25
,
055703
(
2018
).
10.
J. D.
Hare
,
L.
Suttle
,
S. V.
Lebedev
,
N. F.
Loureiro
,
A.
Ciardi
,
G. C.
Burdiak
,
J. P.
Chittenden
,
T.
Clayson
,
C.
Garcia
,
N.
Niasse
,
T.
Robinson
,
R. A.
Smith
,
N.
Stuart
,
F.
Suzuki-Vidal
,
G. F.
Swadling
,
J.
Ma
,
J.
Wu
, and
Q.
Yang
,
Phys. Rev. Lett.
118
,
085001
(
2017
).
11.
S. R.
Totorica
,
T.
Abel
, and
F.
Fiuza
,
Phys. Plasmas
24
,
041408
(
2017
).
12.
S. R.
Totorica
,
T.
Abel
, and
F.
Fiuza
,
Phys. Rev. Lett.
116
,
095003
(
2016
).
13.
M. J.
Rosenberg
,
C. K.
Li
,
W.
Fox
,
I.
Igumenshchev
,
F. H.
Séguin
,
R. P.
Town
,
J. A.
Frenje
,
C.
Stoeckl
,
V.
Glebov
, and
R. D.
Petrasso
,
Phys. Plasmas
22
,
042703
(
2015
).
14.
M. J.
Rosenberg
,
C. K.
Li
,
W.
Fox
,
A. B.
Zylstra
,
C.
Stoeckl
,
F. H.
Séguin
,
J. A.
Frenje
, and
R. D.
Petrasso
,
Phys. Rev. Lett.
114
,
205004
(
2015
).
15.
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
).
16.
W.
Fox
,
A.
Bhattacharjee
, and
K.
Germaschewski
,
Phys. Plasmas
19
,
056309
(
2012
).
17.
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
).
18.
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
).
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
, and
K.
Krushelnick
,
Phys. Plasmas
15
,
092701
(
2008
).
20.
J. A.
Stamper
,
K.
Papadopoulos
,
R. N.
Sudan
,
S. O.
Dean
,
E. A.
McLean
, and
J. M.
Dawson
,
Phys. Rev. Lett.
26
,
1012
(
1971
).
21.
L.
Trenchi
,
M. F.
Marcucci
,
G.
Pallocchia
,
G.
Consolini
,
M. B.
Bavassano Cattaneo
,
A. M.
Di Lellis
,
H.
Rème
,
L.
Kistler
,
C. M.
Carr
, and
J. B.
Cao
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
113
,
A07S10
, (
2008
).
22.
S. A.
Balbus
and
J. F.
Hawley
,
Rev. Mod. Phys.
70
,
1
(
1998
).
23.
D. D.
Ryutov
,
N. L.
Kugland
,
M. C.
Levy
,
C.
Plechaty
,
J. S.
Ross
, and
H. S.
Park
,
Phys. Plasmas
20
,
032703
(
2013
).
24.
K.
Tomita
,
Y.
Sato
,
S.
Tsukiyama
,
T.
Eguchi
,
K.
Uchino
,
K.
Kouge
,
H.
Tomuro
,
T.
Yanagida
,
Y.
Wada
,
M.
Kunishima
,
G.
Soumagne
,
T.
Kodama
,
H.
Mizoguchi
,
A.
Sunahara
, and
K.
Nishihara
,
Sci. Rep.
7
,
12328
(
2017
).
25.
C. M.
Huntington
,
F.
Fiuza
,
J. S.
Ross
,
A. B.
Zylstra
,
R. P.
Drake
,
D. H.
Froula
,
G.
Gregori
,
N. L.
Kugland
,
C. C.
Kuranz
,
M. C.
Levy
,
C. K.
Li
,
J.
Meinecke
,
T.
Morita
,
R.
Petrasso
,
C.
Plechaty
,
B. A.
Remington
,
D. D.
Ryutov
,
Y.
Sakawa
,
A.
Spitkovsky
,
H.
Takabe
, and
H. S.
Park
,
Nat. Phys.
11
,
173
(
2015
).
26.
Y.
Sakawa
,
T.
Morita
,
Y.
Kuramitsu
, and
H.
Takabe
,
Adv. Phys. X
1
,
425
(
2016
).
27.
W.
Fox
,
G.
Fiksel
,
A.
Bhattacharjee
,
P. Y.
Chang
,
K.
Germaschewski
,
S. X.
Hu
, and
P. M.
Nilson
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
225002
(
2013
).
28.
J. S.
Ross
,
S. H.
Glenzer
,
P.
Amendt
,
R.
Berger
,
L.
Divol
,
N. L.
Kugland
,
O. L.
Landen
,
C.
Plechaty
,
B.
Remington
,
D.
Ryutov
,
W.
Rozmus
,
D. H.
Froula
,
G.
Fiksel
,
C.
Sorce
,
Y.
Kuramitsu
,
T.
Morita
,
Y.
Sakawa
,
H.
Takabe
,
R. P.
Drake
,
M.
Grosskopf
,
C.
Kuranz
,
G.
Gregori
,
J.
Meinecke
,
C. D.
Murphy
,
M.
Koenig
,
A.
Pelka
,
A.
Ravasio
,
T.
Vinci
,
E.
Liang
,
R.
Presura
,
A.
Spitkovsky
,
F.
Miniati
, and
H. S.
Park
,
Phys. Plasmas
19
,
056501
(
2012
).
29.
D. W.
Yuan
,
Y. T.
Li
,
X.
Liu
,
Y.
Zhang
,
J. Y.
Zhong
,
W. D.
Zheng
,
Q. L.
Dong
,
M.
Chen
,
Y.
Sakawa
,
T.
Morita
,
Y.
Kuramitsu
,
T. N.
Kato
,
H.
Takabe
,
Y. J.
Rhee
,
J. Q.
Zhu
,
G.
Zhao
, and
J.
Zhang
,
High Energy Density Phys.
9
,
239
(
2013
).
30.
N. L.
Kugland
,
D. D.
Ryutov
,
P. Y.
Chang
,
R. P.
Drake
,
G.
Fiksel
,
D. H.
Froula
,
S. H.
Glenzer
,
G.
Gregori
,
M.
Grosskopf
,
M.
Koenig
,
Y.
Kuramitsu
,
C.
Kuranz
,
M. C.
Levy
,
E.
Liang
,
J.
Meinecke
,
F.
Miniati
,
T.
Morita
,
A.
Pelka
,
C.
Plechaty
,
R.
Presura
,
A.
Ravasio
,
B. A.
Remington
,
B.
Reville
,
J. S.
Ross
,
Y.
Sakawa
,
A.
Spitkovsky
,
H.
Takabe
, and
H. S.
Park
,
Nat. Phys.
8
,
809
(
2012
).
31.
H. S.
Park
,
D. D.
Ryutov
,
J. S.
Ross
,
N. L.
Kugland
,
S. H.
Glenzer
,
C.
Plechaty
,
S. M.
Pollaine
,
B. A.
Remington
,
A.
Spitkovsky
,
L.
Gargate
,
G.
Gregori
,
A.
Bell
,
C.
Murphy
,
Y.
Sakawa
,
Y.
Kuramitsu
,
T.
Morita
,
H.
Takabe
,
D. H.
Froula
,
G.
Fiksel
,
F.
Miniati
,
M.
Koenig
,
A.
Ravasio
,
A.
Pelka
,
E.
Liang
,
N.
Woolsey
,
C. C.
Kuranz
,
R. P.
Drake
, and
M. J.
Grosskopf
,
High Energy Density Phys.
8
,
38
(
2012
).
32.
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
).
33.
T.
Morita
,
Y.
Sakawa
,
Y.
Kuramitsu
,
S.
Dono
,
H.
Aoki
,
H.
Tanji
,
T. N.
Kato
,
Y. T.
Li
,
Y.
Zhang
,
X.
Liu
,
J. Y.
Zhong
,
H.
Takabe
, and
J.
Zhang
,
Phys. Plasmas
17
,
122702
(
2010
).
34.
M.
Edamoto
,
T.
Morita
,
N.
Saito
,
Y.
Itadani
,
S.
Miura
,
S.
Fujioka
,
H.
Nakashima
, and
N.
Yamamoto
,
Rev. Sci. Instrum.
89
,
094706
(
2018
).
35.
T.
Morita
,
M.
Edamoto
,
S.
Miura
,
A.
Sunahara
,
N.
Saito
,
Y.
Itadani
,
T.
Kojima
,
Y.
Mori
,
T.
Johzaki
,
Y.
Kajimura
,
S.
Fujioka
,
A.
Yogo
,
H.
Nishimura
,
H.
Nakashima
, and
N.
Yamamoto
,
Sci. Rep.
7
,
8910
(
2017
).
36.
J.
Sheffield
,
D.
Froula
,
S. H.
Glenzer
, and
N. C.
Luhmann
, Jr.
,
Plasma Scattering of Electromagnetic Radiation: Theory and Measurement Techniques
(
Academic Press, Inc.
,
2010
).
37.
T.
Morita
,
Y.
Sakawa
,
K.
Tomita
,
T.
Ide
,
Y.
Kuramitsu
,
K.
Nishio
,
K.
Nakayama
,
K.
Inoue
,
T.
Moritaka
,
H.
Ide
,
M.
Kuwada
,
K.
Tsubouchi
,
K.
Uchino
, and
H.
Takabe
,
Phys. Plasmas
20
,
092115
(
2013
).
38.
H.-K.
Chung
,
M. H.
Chen
,
W. L.
Morgan
,
Y.
Ralchenko
, and
R. W.
Lee
,
High Energy Density Phys.
1
,
3
(
2005
).
39.
C. K.
Li
,
D. D.
Ryutov
,
S. X.
Hu
,
M. J.
Rosenberg
,
A. B.
Zylstra
,
F. H.
Séguin
,
J. A.
Frenje
,
D. T.
Casey
,
M.
Gatu Johnson
,
M. J.-E.
Manuel
,
H. G.
Rinderknecht
,
R. D.
Petrasso
,
P. A.
Amendt
,
H. S.
Park
,
B. A.
Remington
,
S. C.
Wilks
,
R.
Betti
,
D. H.
Froula
,
J. P.
Knauer
,
D. D.
Meyerhofer
,
R. P.
Drake
,
C. C.
Kuranz
,
R.
Young
, and
M.
Koenig
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
235003
(
2013
).
40.
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
, and
N. C.
Woolsey
,
Nat. Commun.
7
,
13081
(
2016
).
41.
F. F.
Chen
,
Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion
, 3rd ed. (
Springer
,
2016
).
42.
D. D.
Ryutov
,
R. P.
Drake
, and
B. A.
Remington
,
Astrophys. J. Suppl. Ser.
127
,
465
(
2000
).
43.
M. J.
Rosenberg
,
C. K.
Li
,
W.
Fox
,
I.
Igumenshchev
,
F. H.
Séguin
,
R. P.
Town
,
J. A.
Frenje
,
C.
Stoeckl
,
V.
Glebov
, and
R. D.
Petrasso
,
Nat. Commun.
6
,
6190
(
2015
).
44.
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
).
45.
C. K.
Li
,
F. H.
Séguin
,
J. A.
Frenje
,
J. R.
Rygg
,
R. D.
Petrasso
,
R. P. J.
Town
,
P. A.
Amendt
,
S. P.
Hatchett
,
O. L.
Landen
,
A. J.
Mackinnon
,
P. K.
Patel
,
V. A.
Smalyuk
,
T. C.
Sangster
, and
J. P.
Knauer
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
135003
(
2006
).
You do not currently have access to this content.