Laser-Ionenbeschleunigung
Bei der Wechselwirkung hochintensiver Laserpulse mit Materie werden die dem elektromagnetischen Puls ausgesetzten Atome durch das Lichtfeld ionisiert, so dass der eigentliche Laserpuls mit einem vollständig oder wenigstens teilweise ionisierten Plasma wechselwirkt. Bei der Verwendung sogenannter überkritischer Targets (z. B. dünne Metallfolien, aber auch sphärische Targets mit Durchmessern von wenigen µm, die bei der Wechselwirkung mit dem intensiven Laserfeld ein überkritisches Plasma bilden) kann die Laserstrahlung das Target zwar nicht durchdringen, ein signifikanter Anteil der Energie des Laserpulses wird aber in kinetische Energie relativistischer Elektronen umgewandelt. Diese Elektronen können wiederum extreme elektrische Felder (von der Größenordnung von 1 TV/m) erzeugen, mit deren Hilfe Ionen über Abstände von wenigen µm auf Energien im Bereich mehrerer 10 MeV beschleunigt werden. Am HI Jena werden mit den verschiedenen Lasersystemen unterschiedliche Beschleunigungsmechanismen untersucht und die Parameter der erzeugten Ionenpulse optimiert.