2000 Fiscal Year Annual Research Report
超高輝度レーザーと高密度プラズマとの非線形相互作用に関する理論的研究
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10680464
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
西川 恭治 近畿大学, 工学部, 教授 (40025309)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邉 昌昭 近畿大学, 工学部, 教授 (40113146)
三間 圀興 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 教授 (30033921)
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| Keywords | プラズマ / レーザー / 相対論効果 / 非線形波動伝播 / 不安定性 / 計算機シミュレーション / レーザー核融合 / 高エネルギー粒子発生 |
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| Research Abstract |
本年度は,インドプラズマ研究所のKAW教授並びにグルジア共和国のTSINTSADZE教授との共同研究で、以下の研究を行った。
1)ソリトンの発生と伝播
10^<18>W/cm^2以上のレーザー照射強度では相対論的非線形性により,前方・後方誘導ラマン散乱および変調不安定性が結合して起こり,散乱光は周波数カスケードと2次的変調不安定性を起こす。この結果,散乱光は波数ゼロの状態に凝縮し,サブサイクルソリトンに分裂することを示した。これは入射レーザー光と相互作用し,増幅・減衰の振幅振動を行う。ソリトン発生の結果,反射は間欠的となり,パルス列となる。以上により,レーザーの入射・伝播におけるソリトン形成の役割の重要性が明確になった。この結果は,米国物理学会で報告され,近く出版予定である。
2)相対論的電子ビームの伝播と電磁流体力学
アルヴェン極限電流の1000倍以上にも達する高電流の相対論的ビームが超高強度レーザーにより作られ,これが高密度プラズマに入射されると,帰還電流が誘導され電流は中和される。しかし,この配位はワイベル不安定性を起こし,その結果前方電流と帰還電流が分離し,電流フィラメントが形成され,それと共に相対論的電子ビームは散乱・等方化され,フィラメントの融合・自己組織化が起こることを発見した。この過程は3次元粒子シミュレーションコードと理論解析により,その物理が解明されつつある。この結果は米国物理学会で発表されると共に,論文として学会誌に投稿されている。
3)自己変調不安定性への自発磁場の効果
レーザーにより,電子が伝播方向の運動量を付与される結果,レーザー伝播方向に電子の流れが生じる。レーザーがフィラメントに分裂する過程で,この電子流に伴う自発磁場が生じて,フィラメントの非線形発展に影響を与える。すなわち,フィラメントのマージング等の原因になると予想される。この結果は大阪大学レーザー核融合研究センターの年報に纏められた。
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[Publications] Leaven N.Tsintsadze: "Generation of Low-Frequency Electromagnetic Waves by Spectrally Broad Intense Laser Pulse in a Plasma"Physica Scripta. T84. 94-97 (2000)
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[Publications] 三間圀興: "Research on Imploded Plasma Heating by Short Pulse Laser forFast Ignition"Proceedings of 18th IAEA Fusion Energy Conference. IAEA-CN-77. IF/01 (2000)
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[Publications] 田中和夫: "Evidence of Relativistic Laser Beam Filamentation in Back Reflected Image"Physical Review E. 62・2. 2672-2677 (2000)
