Exploration of the Origin of Life in the Universe and New Developments in Fusion Science Using Synchrotron Radiation Sources and Magnetic Confinement Devices
| Project/Area Number |
22K18272
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
小林 政弘 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30399307)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 憲正 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 名誉教授 (20183808)
加藤 政博 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 特任教授 (30185871)
中村 浩章 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (30311210)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥25,610,000 (Direct Cost: ¥19,700,000、Indirect Cost: ¥5,910,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Fiscal Year 2022: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
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| Keywords | 宇宙生命起源 / 対称性の破れ / キラリティ / 核融合プラズマ / 星間プラズマ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、放射光源と磁場閉じ込め装置を用いて光電離プラズマを生成・維持し、星間プラズマを模擬する新手法を提案する。これによって星間空間における複雑有機物の生成過程およびそのホモキラリティ－の起源に対して、プラズマ中の電磁場が与える影響を考慮した新たなメカニズムを探求する。また光が核融合炉ダイバータにおける原子・分子過程に与える影響を調べるとともに、光による原子・分子過程の制御に挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
星間プラズマ、および原型炉のダイバータ領域を模擬した光電離プラズマを生成するための実験準備を進めた。分子科学研究所の極端紫外光研究施設UVSORのビームラインBL7Bにおいて、初期的な実験を開始した。BL7Bから40～400nmにおける連続光を0次光として取り出し、これを下流に設置した真空チャンバー内のガスセルに入射した。ガスセルにはArまたは水素ガスを導入した。ガスセルには、可視域および赤外域用の分光計測システム、およびプラズマ密度測定用の電極と電源を設置した。2023年3月にUVSORでの実験を実施し、上流のビームラインの真空度を維持した状態でガスセル内の圧力を１Pa程度の圧力まで上昇できることを確認した。また、ガスセル内の圧力上昇と入射光の強度の観点から、光入射用の穴径の最適値を得ることができた。一方、光電離プラズマの生成の確認には至らなかったため、ガスセル形状と計測系の改善についての設計を進めた。
星間空間における有機分子のホモキラリティ創生シナリオを検証する目的で、UVSOR BL1Uビームラインにおいて実験を開始した。ガラス基板に蒸着したアミノ酸試料薄膜に、BL1Uから取り出した紫外円偏光（波長のピークは121nm）を照射する実験を行った。121nmは宇宙に遍く存在すると予想されるライマンαを模擬している。広島大学放射光科学研究センターHiSORのBL12ビームラインにおいて、円偏光照射後のアミノ酸の円偏光二色性スペクトルを計測したところ、右・左円偏光照射によって明らかな光学活性がアミノ酸内に誘起されることが確認された。
以上の成果は、星間プラズマと核融合プラズマにおける光電離プラズマの実験的研究、およびホモキラリティの地球外説の検証を進めるために、重要な結果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
光電離プラズマ生成の実験準備（ガスセル、計測系）と初期的な実験をUVSORで実施することができた。アミノ酸試料の作成と円偏光照射実験を開始し、光学活性の確認ができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
光電離プラズマ生成実験については、ガスセルの形状を変更して、ガスセル内の圧力を10Pa程度まで上昇させること、また、ガスセルを光軸方向に長くすることにより、放射光と気体の相互作用をさらに促進させることを計測している。計測系については、光軸方向に視線積分した集光光学系を設計している。これにより、SN比が改善することが期待される。
円偏光照射実験については、外部から電場・磁場を印加して円偏光との相乗効果によるキラリティの発現を検証する実験を予定している。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
