2018 Fiscal Year Annual Research Report
エスカルゴターゲットの高強度レーザー照射による史上最大級磁場の生成
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18J11119
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
LAW KingFaiFarley 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2020-03-31
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| Keywords | 強磁場 / レーザー生成プラズマ / 高エネルギー密度科学 / 実験室宇宙物理 / 磁気リコネクション / プロトンラジオグラフィ / 宇宙X線源 / レーザーイオン加速 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
史上最大級の磁場発生手法の実証を行うために、今年度の研究実施計画はその達成に不可欠な陽子偏向法の開発改良と、超強磁場生成の実証実験である。
陽子偏向法における薄膜設計の最適化のため、薄膜への高強度レーザー照射による陽子加速実験を大阪大学レーザー科学研究所のLFEXレーザーで実施し、レーザー加速陽子ビームの薄膜材質依存性および薄膜面積への依存性のデータが得られた。適切な材質と面積の薄膜をレーザー加速陽子源とすることで、陽子偏向法による強磁場計測を可能にした。また、アメリカ合衆国ロチェスターにある、レーザーエネルギー研究所のOMEGA-EP施設で共同研究のレーザー実験を行い、陽子偏向法のレーザーパラメーター依存性を調査した。レーザーパラメーターの違いによって最適の薄膜材質が異なる可能性を示唆する結果が得られた。
上記の結果をもって、強磁場発生の実証実験を実施した。今年度の実験によって改良された陽子偏向法を用いて、レーザー照射エスカルゴターゲットで生成された磁場強度を計測し、2 kTを越えた強磁場が生成されたという結果が得られた。
実験と並行に、大規模数値計算による考察を行った。大阪大学のサイバーメディアセンターの大規模計算機システムを用いて、三次元Particle In Cellコードによるシミュレーション計算を実施し、本研究で生成された磁化プラズマがX線連星系コロナなどの模擬環境になりうることが物理パラメーターの比較から判明した。
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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
陽子偏向法の開発改良ではレーザー加速陽子の空間パターンが改善され、超強磁場生成の実証実験ではキロテスラ級の強磁場が生成され、当初の目標を予定通りで達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
LFEXレーザーを用いて、超強磁場を生成することができた。今後は国内外のレーザー装置を活用し、本手法のレーザーパラメーター依存性などを行い、研究課題の目標である、強磁場天体に匹敵する磁場を目指すための次世代レーザー装置に必要な条件を明らかにするよう研究を推進する。
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