超高強度レーザーによるMeVX線及び陽電子発生の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07458247
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 三間 圀興 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 教授 (30033921)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高部 英明 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 教授 (20150352) ; 児玉 了祐 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助手 (80211902) ; 佐藤 哲也 核融合科学研究所, 教授 (40014021)
• Keywords: 超高強度レーザー / MeVX線 / 陽電子 / 二流体不安定性 / ワイベル不安定性 / 計算機粒子シミュレーション / 相対論的プラズマ / 活動銀河

Research Abstract

超短パルス・高強度レーザーと固体ターゲットとの相互作用に関し、粒子コードを用いた計算機シミュレーション及び理論による研究と既設のレーザー装置を用いたMeVX線に関する実験的研究をおこなった。計算機シミュレーションでは、固体ターゲット表面のプラズマとレーザーとの非線形相互作用により10^<18>-10^<19>w/cm^2の照射強度で数MeVの電子及びイオンの発生を確認し、そのエネルギースペクトルと照射レーザー強度との関係を明らかにした。また、局所的に非常に強い加熱がおこることにより、熱電効果による強磁場(10^9Gauss以上)の発生を観測した。磁場の発生機構として、MeV電子の固体ターゲット中への侵入に伴う相対論的な二流体不安定性(もしくは、ワイベル不安定性)が重要な役割を演じることを明らかにした。強磁場の発生はMeVX線の発生や陽電子の発生に重要な効果を持つことも明らかになった。
10^<20>w/cm^2(振動する電子の運動エネルギー2MeV)に達するレーザー集光スポット周辺の電磁現象を2次元粒子シミュレーションコードを用いて解析した。シミュレーションの結果で得られる高エネルギー電子のスペクトルより、高密度プラズマ中の電子のエネルギー緩和の過程を検討し、MeVX線の発生及び電子-陽電子対生成の頻度を見積もった。MeVX線スペクトルを最近の実験結果と比較し、今後の研究課題を明らかにした。特に、上記の研究成果が活動銀河周辺のプラズマ現象解明に有効であると期待される。

Research Products

• [Publications] Hitoshi Sakagami and K.Mima: "Anomalous Penetration Mechanisms of Very Intense Laser Pulses into Overdense Plasmas" Physical Review E. Vol.54,No.2. 1870-1875 (1996)
• [Publications] K.Mima etal: "Interaction Physics of the Fast Ignition Concept" Phys.Rev.Letters. Vol.77,No.12. 2483-2486 (1996)
• [Publications] K.Mima etal: "Study of Laser-Hole Boring into Overdense Plasmas" Phys.Rev.Letters. Vol.77,No.24. 4906-4909 (1996)
• [Publications] K.Mima etal: "Simulation Study of the Multi-Species Ion Plasma Interacting with Ultra Intense Laser" Journal of Plasma and Fusion Research. Vol.73,No.3. 343-349 (1997)
• [Publications] 白神宏之、三間圀興、糟谷紘一: "海外における慣性核融合研究の動向" Journal of Plasma and Fusion Research. Vol.73,No.11. 1207-1219 (1997)
• [Publications] 三間圀興: "レーザーと慣性核融合研究の新展開" 学術月報. Vol.51,No.2. 138-141 (1998)