| Project/Area Number |
22K14019
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 14010:Fundamental plasma-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
Matsui Ryutaro 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (70870476)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 高エネルギー密度プラズマ / 高強度レーザー / 数値シミュレーション / ナノ・材料工学 / 相対論プラズマ / 高エネルギー電子 / 半導体製造技術 / 高強度レーザー照射実験 / ターゲット作製 / 無衝突衝撃波 / イオン加速 |
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| Outline of Research at the Start |
本提案は、集光強度が10^20-22 W/cm^2 の高強度レーザーと物質との相互作用において、ナノ工学・リソグラフィー技術によるサブマイクロメートルオーダの比表面積の大きな微細構造を付与した物質を用いることで、圧力が数M～数10 Gbarの高エネルギー密度プラズマを生成するとともに、この過程で現出するTV/mオーダの強電場と kTオーダの強磁場を制御することでプラズマに自己組織化機能を発現できるとの着想に基づき、微細構造を適切に選択することで、慣性時間を超えてこれを長時間“閉じ込める”方法論を開拓することを目的とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
The purpose of this research is to develop a methodology for generating high-energy density plasma with pressures of several tens of Gbar by the irradiation of a high-intensity laser with a peak intensity of 10^18-20 W/cm^2 to the target with a sub-um microstructure, and for "confining" this plasma for a long time.
Two-dimensional particle simulations have demonstrated that by using a rod assembly with a sub-um microstructure, it is possible to generate high-energy bulk plasma with an electron temperature of several MeV, as well as a strong magnetic field on the order of kT that has the function of confining the plasma. Furthermore, by using semiconductor manufacturing technology, we have succeeded in fabricating a rod assembly with a high aspect ratio that meets the objective.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
「波長以下のオーダで精緻にデザインされたナノマテリアルターゲット」への高強度レーザー照射により、生成する高エネルギー密度プラズマを制御する（閉じ込める）ことの実現可能性を提示した本研究成果は、プラズマ科学・高強度レーザー科学への寄与は勿論、透明マントに代表されるメタマテリアル科学の概念を高強度レーザー科学とプラズマ科学に導入する観点からも極めて新規性があり、世界初と位置付けられる強非線形・非平衡領域でのメタマテリアル科学の開拓に繋がる成果であると考えている。
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