Generation of Megatesla magnetic fields by microtube implosion

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20910
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Murakami Masakatsu 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (80192772)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: メガテスラ磁場 / マイクロチューブ / 超高強度レーザー

Outline of Final Research Achievements

Microtube implosions are a novel scheme to generate ultrahigh magnetic fields of the megatesla order. These implosions are driven by ultraintense and ultrashort laser pulses. Using two- and three-dimensional particle simulations where megatesla-order magnetic fields can be achieved, we demonstrate scaling and criteria in terms of laser parameters, such as laser intensity and laser energy, to facilitate practical experiments toward the realization of extreme physical conditions, which have yet to be realized in laboratories. Microtube implosions should provide a new platform for studies in fundamental and applied physics relevant to ultrahigh magnetic fields.

Free Research Field

プラズマ物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

メガテスラという極超高強磁場に関して今回発見された物理機構に基づき、今後、これまで議論の俎上にさえ載らなかったような量子電磁力学（QED）効果や極限パラメータ下での物性研究、さらには中性子星やブラックホール近傍において予測されているメガテスラ磁場に関連した宇宙物理など、未踏の研究領域に対する実験室での能動的な基礎研究が展開できることになる。キロテスラを更に千倍上回るメガテスラ級の極超高磁場が地上で実現されれば、前人未踏の基礎科学分野の開拓・発展と共に多岐に渡る応用も視野に入ってくる。