2021 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental research on magnetic reconnection with high-power laser-produced plasmas
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20H01881
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
森田 太智 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (30726401)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松清 修一 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (00380709)
山崎 了 青山学院大学, 理工学部, 教授 (40420509)
有川 安信 大阪大学, レーザー科学研究所, 講師 (90624255)
竹崎 太智 富山大学, 学術研究部工学系, 助教 (90824326)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 磁気リコネクション / レーザー生成プラズマ / 高出力レーザー / レーザートムソン散乱計測 / プロトンバックライト計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は、2回の大型レーザー実験を行い、2方向のレーザートムソン散乱計測からイオンの速度分布関数の変化を検出し、リコネクションによる温度・速度変化を示唆する結果を得た。また、磁場に垂直方向の計測から、電子の分布関数に関する情報の取得にも成功した。つまり、リコネクションによるアウトフローと反平行磁場が生成する電流シートを示唆する結果が得られた。これらを詳細に解析することで、リコネクション前の磁場強度、電流シートの生成と消失、リコネクションによるエネルギー変換、つまり磁場エネルギーから電子・イオンへのエネルギー変換割合と配分を議論できる。これらの結果は現在論文投稿準備中である。
また、高強度レーザーによって生成した陽子ビームを用いて、リコネクション領域の電場・磁場構造計測に成功した。実験からは磁場によって偏向された陽子の空間分布が得られるが、ここから磁場構造を逆算する手法が確立されていない。この解析には磁場に偏向された画像データと、偏向されていない画像データの両方が必要であるが、本研究のような大型レーザー実験では、両方のデータを同時に取得することができない。そこで、エネルギー分解した複数の偏向画像データから磁場構造を逆算する手法を開発し、現在、検証中である。この手法を用いて磁場のつなぎ替わり、リコネクション率の定量的評価が可能になると考えられる。この結果は、今年度内には論文投稿する準備を行っている。
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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
レーザー生成プラズマを用いた磁気リコネクションの可視化、詳細な時間・空間分解プラズマ計測に成功し、実験データが順調に取得できている。また、データ数はまだ十分ではないが、プロトンバックライト手法を用いた磁場計測にも成功し、得られたプロトンの空間分布から磁場を逆算する手法も開発した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で必要であった、プラズマの時間・空間分解計測、プロトンバックライト法を用いた磁場計測に成功し、データを取得する手法と解析手法についてほぼ確立することができた。今後は、得られた実験データと数値シミューレーションを進め、リコネクションの重要なパラメータであるリコネクション率やエネルギー変換について議論し、論文化する予定である。また、本研究で行った実験に関連した数値シミュレーションを行い、計測された電子・イオンの速度分布関数の変化や速度変化の妥当性を評価する。
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Research Products
(6 results)
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[Presentation] Experimental investigation of magnetic reconnection in laser-driven self-generated magnetic field2021
Author(s)
T. Morita, S. Matsuo, T. Kojima, K. Aihara, Y. Arikawa, S. Egashira, S. Isayama, O. Kuramoto, S. Matsukiyo, Y. Matsumoto, K. Sakai, K. Sugiyama, T. Takezaki, R. Yamazaki, and Y. Sakawa
Organizer
International Conference on High Energy Density Sciences 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Time-evolution of the magnetic field structure in laser-driven magnetic reconnection measured by proton radiography2021
Author(s)
S. Matsuo, T. Morita, T. Kojima, S. Isayama, S. Matsukiyo, T. Takezaki, Y. Arikawa, Y. Sakawa, S. Egashira, O. Kuramoto, Y. Matsumoto, K. Sakai, R. Yamazaki, K. Sugiyama and K. Aihara
Organizer
International Conference on High Energy Density Sciences 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] 高出力レーザー生成プラズマ中の磁気リコネクションにおけるプラズマ加熱・加速の検証2021
Author(s)
児島拓仁, 森田太智, 松尾凉人, 諌山翔伍, 松清修一, 竹崎太智, 山崎了, 杉山慧, 相原研人, 江頭俊輔, 倉本織羽乃, 松本雄志郎, 蔵満康浩, 境健太郎, 有川安信, 坂和洋一
Organizer
日本物理学会・秋季大会
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[Presentation] プロトンバックライト法によるレーザー駆動磁気リコネクションの磁場構造の解析2021
Author(s)
松尾涼人, 森田太智, 児島拓仁, 諌山翔伍, 松清修一, 竹崎太智, 有川安信, 坂和洋一, 江頭俊輔, 倉本織羽乃, 松本雄志郎, 境健太郎, 蔵満康浩, 山崎了, 杉山慧, 相原研人
Organizer
日本物理学会・秋季大会
