2020 Fiscal Year Annual Research Report
大型レーザーを用いた磁化プラズマ中を伝播する無衝突衝撃波の生成実験
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18H01232
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
山崎 了 青山学院大学, 理工学部, 教授 (40420509)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 太智 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (30726401)
富田 健太郎 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70452729)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 無衝突衝撃波 / 実験室宇宙物理学 / 宇宙線 / 高強度レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年9月に4日間、大阪大学レーザー科学研究所のマシンタイムを獲得し、磁場強度3.7T, 4.7Tを印加して合計20ショットを行った。希薄(5 torr)窒素ガス中において異常放電することなく、イオンを十分磁化できる外部磁場を印加することができた。同時にトムソン散乱計測を行い、データを解析した結果、背景磁場の存在するときには、背景磁場に平行・垂直方向でプラズマのイオン温度が異なる温度非等方性を検出した。5T近くの強度の外部磁場をかけた状況下でトムソン散乱計測を実現するという本研究の目標を達成できた。
さらに、2019年度に行なった実験結果については、それとほぼ同じ状況下での１次元プラズマ粒子シミュレーションを行い、実験結果の物理的解釈を行なった。その結果、背景磁場の存在によってイオンのダイナミクスが変化し、プラズマの温度・密度構造が背景磁場なしの場合と明確に異なる様子を確認できた。印加した外部磁場がターゲット由来のアルミのピストンプラズマによって掃き集められ圧縮されてできた強磁場領域中で反射された窒素イオンの先端と思われる部分をトムソン散乱計測で測定できていたことがわかった。以上の得られた成果をまとめて論文にまとめて発表した。
また、本研究に広く関連する研究として以下を行った。（１）超新星残骸やガンマ線バーストといった天体での放射機構について観測データの解析研究や理論研究を行い、衝撃波散逸や粒子加速機構について考察した。（２）二流体状態にある無衝突かつ非平衡プラズマの協同トムソン散乱スペクトルの理論解析やシミュレーションを行い、実験結果と比較し、理論と実験結果が無矛盾であることを示した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
富田健太郎：プラズマ材料科学賞(奨励部門賞) 「プラズマ電子密度の高時空間分解能測定の研究」、名古屋大学低温プラズマ科学研究センター (2022年1月).
富田健太郎：令和元年度JT-60共同研究優秀賞 「レーザー光脱離およびトムソン散乱法を用いたNBI用負イオン源内の負イオン分布計測」、量子科学技術研究開発機構核融合エネルギー部門 (2020年11月)
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Research Products
(35 results)
