2022 Fiscal Year Annual Research Report
Proof-of-principle of generation of megatesla magnetic fields by microtube implosions
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21H04454
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
村上 匡且 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (80192772)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤岡 慎介 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (40372635)
余語 覚文 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (50421441)
安部 勇輝 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (70817543)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| Keywords | メガテスラ / 粒子シミュレーション / ペタワットレーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画におけるユニークな原理は「周回電流による磁場の生成」という意味においてはよく知られた基本物理に即していると言えるが、この場合の周回電流は、既知の方法にみられるような「荷電粒子である電子が決められた軌道としての周回路上を流れることで作られる」のではなく、(1)イオンと電子がプラズマという相対論的高エネルギー粒子になった状態で組織的な全体運動する状況の中で、(2)中心部のわずか数10ナノメートルという微小な中心領域に最接近した時の粒子軌道の包絡線が円弧を描くことで磁場生成に寄与している、という点で、従来の理解とは大きく異なっている。令和４年度の研究実績としては，大阪大学レーザー科学研究所のペタワット・レーザーであるLFEXを二つのスネール・ターゲットに照射することで、2次元シミュレーション結果を実現するために必要な200テスラを越える、空間的に一様な種磁場の生成に成功したことがまず第一に挙げられる。スネールターゲットは，帯状の金属箔を円筒状に曲げたターゲットである。スネール・ターゲットの一部に高強度レーザーを集光照射すると、レーザーとプラズマの相互作用によって高エネルギーの電子が加速され、スネール・ターゲットの外に飛び出し、スネール・ターゲットの中で電荷分布の偏りが生じる.電荷分布の偏りが電流を駆動し、スネール・ターゲットの表面に沿って円筒形で１メガアンペア相当の電流が流れる。この電流が磁場がスネール・ターゲットの内部に磁場を生じさせる。また、レーザー照射前後でのダブル・スネール・ターゲットと円筒ターゲットのプロトン・ラジオグラフィの鮮明な画像も得られた。この場合のショット後に現れるリング状のパターンが磁場強度を表しており、二つのスネール・ターゲットの中央部で200テスラを越える磁場が確認できた。
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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
令和４年度における主たる目標である「ターゲットの基本設計ならびにLFEXレーザーシステムを使った種磁場生成のための基礎ダイナミクスの調査」に関して、 当初の目的を達成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
高強度磁場生成に対する様々な試みが続けられているが、実験的に観測された磁場強度は1キロテスラから２キロテスラのレベルに留まり、未だその壁を打破できていないのが現状である。 今後のレーザー実験では (1)新原理の原理実証を行うとともに、(2) 100キロテスラから1メガテスラの極超高磁場生成を実現することが主目標となる。本研究では、世界最高クラスのパワーとエネルギーを有するペタワットレーザーLFEX(阪大レーザー研)を使い人類未踏のメガテスラ級磁場生成に挑む。
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[Journal Article] Laser-Driven Neutron Generation Realizing Single-Shot Resonance Spectroscopy2023
Author(s)
A. Yogo , Z. Lan, Y. Arikawa, Y. Abe, S. R. Mirfayzi , T. Wei , T. Mori, D. Golovin, T. Hayakawa, N. Iwata , S. Fujioka, M. Nakai, Y. Sentoku, K. Mima, M. Murakami, M. Koizumi, F. Ito, J. Lee, T. Takahashi, K. Hironaka, S. Kar, H. Nishimura, and R. Kodama
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Journal Title
Physical Review X
Volume: 13
Pages: 011011: pp.1-12
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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