kT級磁場下における超高強度レーザーと高エネルギー密度プラズマとの相互作用の物理

• 研究課題/領域番号: 15K17798
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 畑 昌育 大阪大学, レーザー科学研究所, 特別研究員(PD) (60712429)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 外部磁場 / レーザープラズマ相互作用 / 超高強度レーザー / 強磁場 / 高エネルギー密度プラズマ / 電磁粒子コード / 電磁粒子シミュレーション / 電子輸送

研究成果の概要

本研究では，超高強度レーザーとプラズマとの相互作用における外部磁場の影響を明らかにした．サブキロテスラ級の磁場の場合では，レーザーフィラメントが磁場に沿った方向に伸びる傾向があることを見出だした．フィラメント内のプラズマはレーザー場によって排斥され，プラズマと磁場とがフィラメント外周で圧縮されることもわかった．印加磁場が十分に強い50キロテスラの場合には，冷たいプラズマモデルの線形分散関係は右回り円偏光レーザーはカットオフなしに高密度領域に伝播できることを示すが，シミュレーションの結果，高密度領域への伝播は，レーザーの先頭部分のみであり，後続のパルスは伝播できないことが明らかになった．

研究成果

• [雑誌論文] Validation of thermal conductivity in magnetized plasmas using particle-in-cell simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Asahina, H. Nagatomo, A. Sunahara, T. Johzaki, M. Hata, K. Mima, Y. Sentoku
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 24 号: 4 ページ: 042117-042117
  • DOI: 10.1063/1.4981233
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Integrated simulation of magnetic-field-assist fast ignition laser fusion (2017)
  • 著者名/発表者名: T Johzaki, H Nagatomo, A Sunahara, Y Sentoku, H Sakagami, M Hata, T Taguchi, K Mima, Y Kai, D Ajimi, T Isoda, T Endo, A Yogo, Y Arikawa, S Fujioka, H Shiraga, H Azechi
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: 59 号: 1 ページ: 014045-014045
  • DOI: 10.1088/0741-3335/59/1/014045
  • URL: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0741-3335/59/1/014045/meta
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Study of fast electron generation using multi beam of LFEX-class laser (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Hata, H. Sakagami, T. Johzaki, Y. Sentoku, and H. Nagatomo
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 未定
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 外部磁場印加高密度プラズマ中における高強度レーザー伝播 (2018)
  • 著者名/発表者名: 畑昌育，佐野孝好，坂上仁志，千徳靖彦，長友英夫
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第38回年次大会
• [学会発表] Effects of strong external magnetic fields on high-intense laser light propagation into high-density plasma (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Hata, H. Sakagami, T. Sano, Y. Sentoku, and H. Nagatomo
  • 学会等名: 14th Direct-Drive and Fast-Ignition Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of strong external magnetic fields on laser-plasma-interactions (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Hata, H. Sakagami, Y. Sentoku, and H. Nagatomo
  • 学会等名: 10th International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications
  • 国際学会
• [学会発表] High intensity laser-plasma interactions with strong external magnetic field (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Hata, H. Sakagami, T. Sano, Y. Sentoku, and H. Nagatomo
  • 学会等名: Plasma Conference 2017
• [学会発表] 強磁場中の高強度レーザープラズマ相互作用に関する研究II (2017)
  • 著者名/発表者名: 畑昌育，坂上仁志，城崎知至，千徳靖彦，長友英夫
  • 学会等名: 日本物理学会第７２回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
• [学会発表] LFEXレーザーの複数ビーム照射により生成される高速電子の特性とその制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 畑昌育，坂上仁志，城崎知至，千徳靖彦，砂原淳，長友英夫
  • 学会等名: 日本物理学会第７１回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 強磁場中の高強度レーザープラズマ相互作用に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 畑昌育，坂上仁志，城崎知至，千徳靖彦，長友英夫
  • 学会等名: 日本物理学会２０１６年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
• [学会発表] Influence of strong external magnetic fields on laser-plasma-interactions and characteristics of the generated fast electrons (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Hata, H. Sakagami, T. Johzaki, Y. Sentoku, and H. Nagatomo
  • 学会等名: 34th European Conference on Laser Interaction with Matter
  • 発表場所: ロシア・モスクワ
  • 国際学会
• [学会発表] LFEXペタワットレーザーの複数ビーム照射により生成される高速電子の特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 畑昌育，坂上仁志，城崎知至，千徳靖彦，砂原淳，長友英夫
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第３２回年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-11-24
• [学会発表] Study of fast electron generation using multi beam of LFEX-class laser (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Hata, H. Sakagami, T. Johzaki, Y. Sentoku, and H. Nagatomo
  • 学会等名: 9th International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA 2015)
  • 発表場所: Hyatt Regency Bellevue on Seattle's Eastside
  • 年月日: 2015-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] ペタワットレーザーの複数ビーム照射による高速電子生成に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 畑昌育，坂上仁志，城崎知至，千徳靖彦，長友英夫
  • 学会等名: 日本物理学会２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16