大出力レーザーを用いた無衝突衝撃波の形成と粒子加速物理機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17204052
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 高部 英明 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (20150352)
• 研究分担者: 坂和 洋一 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (70242881) ; 加藤 恒彦 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 特任研究員 (90413955) ; 蔵満 康浩 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 特任研究員 (70456929) ; 兒玉 了祐 (児玉 了祐) 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80211902) ; 中井 光男 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (70201663) ; 重森 啓介 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (50335395) ; 星野 真弘 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90241257) ; 佐野 孝好 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 助手 (80362606) ; 金道 浩一 東京大学, 物性研究所, 教授 (20205058)
• 連携研究者: 児玉 了祐 大阪大学, 工学研究科, 教授 (80211902) ; 中井 光男 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (70201663) ; 重森 啓介 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (50335395) ; 佐野 孝好 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 助教 (80362606) ; 金道 浩一 東京大学, 物性研究所, 教授 (20205058) ; 星野 真弘 東京大学, 理学系研究科, 教授 (90241257) ; 高原 文郎 大阪大学, 理学系研究科, 助教 (20154891)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 47,710千円 (直接経費: 36,700千円、間接経費: 11,010千円); 2008年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2007年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円); 2006年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円); 2005年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
• キーワード: 宇宙物理 / プラズマ / 地球電磁気 / 宇宙線 / 量子ビーム / 無衝突衝撃波 / 超新星残骸 / 実験室宇宙物理 / レーザー生成プラズマ / 高速プラズマ流 / プラズマ物理学 / 自己構造形成 / レーザー / 干渉計測 / 衝撃波 / 粒子加速

研究概要

世界に6箇所しない大型の高強度レーザーを用いて、宇宙物理などで極めて重要な無衝突衝撃波の生成の物理機構の解明と粒子加速の研究を理論的、実験的に行った。本事業により、従来の衝撃波生成のための外部磁場が内場合でも、プラズマ流の磁気不安定による、線形から非線形、最終的な自己構造形成により無衝突衝撃波がどんな条件下でも生成されうることを示した。同時に、英国、仏国、中国の大型レーザーも用いた国際共同実験体制をこの4年間を通して構築することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Nonthermal Acceleration of Charged Particles due to an Incoherent Wakefield Induced by a Large-Amplitude Light Pulse (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kuramitsu, Y. Sakawa, T. Kato, H. Takabe, and M. Hoshino
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters Volume 682 Issue 2
• [雑誌論文] Non-relativistic Collisionless Shocks in Unmagnetized Electron-Ion Plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsune-hiko N. Kato and Hideaki Takabe
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters Volume 681 Issue 2
• [雑誌論文] Interaction between Alternating Fields and a Relativistic Collisionless Shock (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nagata, M. Hoshinoand, C. Jaroscheck, and, C. Jaroscheck, H. Takabe
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal, Volume 680 Issue 1 ページ: 627-638
• [雑誌論文] Spectrum modulation of relativistic electrons by laser wake-field (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Nakani, K. Kondo, Y. Mori, E. Miura, Y. Kuramitsu, K. Tsuji, K. Kimura, S. Pukumochi, M. Kashihara, T. Tanimoto, H. Nakamura, T. Ishikur, K. Takeda, M.Tampo, H. Takabe, R. Kodama , Y. Kitagawa, K.Mima, and K. A
  • 雑誌名: Tanaka Applied Physics Letters 93 081501
• [雑誌論文] Laboratory Experiments to Study Astrophysical Shock and Jets (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakawa, A. Oya, S. Dono, T. Kimura, N. Ozaki, B. Loupias, J. Waugh, H. Nagatomo, K. Shigemori, H. Takabe, T. Norimatsu, R. Kodama, M. Koenig, and N. Woolsey
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 112 042020
• [雑誌論文] Plasma jet experiments in vacuum and in ambient medium using high energy lasers (2008)
  • 著者名/発表者名: B. Loupias, 18 authors, Y. Sakawa, H. Takabe and R. Kodama
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 112 042022
• [雑誌論文] High-Mach Number Collisonless Shock and Photo-ionized Non-LTE Plasma for Laboratory Astrophysics with Intense Laser (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe, T. N. Kato , Y. Sakawa, Y. Kuramitsu, T. Morita, T. Kadono, K. Shigemori, K. Otani, H. Nagatomo, T. Norimatsu, S. Dono, T. Endo, K. Miyanishi, T. Kimura, A. Shiroshita, N. Ozaki, R. Kodama , S. Fujioka, H. Nishimura, D. Salzman, B. Loupias, C. Gregory, M. Koenig, J. N. Waugh, N. C. Woolsey, D. Kato, Y-T Li, Q-L Dong, S-J Wang, Y. Zhang, J. Zhao, F. Wang, 1, H.-G. Wei, J.-R. Shi, G. Zhao, J-Y Zhang, T-S Wen, W-H Zhang, X Hu, S-Y Liu, Y K Ding, L Zhang, Y-J Tang, B-H Zhang, Z-J Zheng, Z-M Sheng, and J. Zhang
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 50 124057
• [雑誌論文] High-Mach Number Collisonless Shock and Photo-ionized Non-LTE Plasma for Laboratory Astrophysics with Intense Laser (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe, et al., J. Zhang
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 50 ページ: 12405-12405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-relativistic Collisionless Shocks in Unmagnetized Electron-Ion Plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: T N. Kato, H. Takabe
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between Alternating Fields and a Relativistic Collisionless Shock (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nagata, M. Hoshino, C. Jaroscheck, H. Takabe
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 680 ページ: 627-638
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between Alternating Magnetic Field sand a Relativistic Shock (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nagata.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laboratory Experiments to Study Astrophysical Shock and Jets (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakawa.
  • 雑誌名: Inertial Fusion Science & Applications2007 (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laboratory plasma astrophysics simulation experiments using lasers (2008)
  • 著者名/発表者名: N. C. Woolsey.
  • 雑誌名: Inertial Fusion Science & Applications2007 (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The structure of accretion disks formed by merging of white dwarfs (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Shioya, T. Sano, H. Takabe, and T. Tsuribe
  • 雑誌名: Publ. Astron. Soc 59 ページ: 753-761
  • NAID: 10023946518
• [雑誌論文] Nonlinear Dynamics of Ionization Fronts in HII Region (2007)
  • 著者名/発表者名: Akira Mizuta, Jave O. Kane, Marc W. Pound, Bruce A. Remington, Dmitri D. Ryutov, and Hideaki Takabe
  • 雑誌名: Astrophysics and Space Science 307 ページ: 183-186
• [雑誌論文] All on Plasma Energy(in Japanese) (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 雑誌名: (Nihon-Jitugyou-Sha Publ., Tokyo)
• [雑誌論文] Model Experiment of Astrophysics with Intense Laser(in Japanese) (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 雑誌名: J. Plasma Fusion Res 83 ページ: 465-471
• [雑誌論文] 高強度レーザーを用いた宇宙物理模擬実験 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高部英明
  • 雑誌名: プラズマ・核融合学会誌 83 ページ: 465-471
• [雑誌論文] Frontiers of Basic Science (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe , N. G. Luong, and Y. Onuki
  • 雑誌名: Osaka University Press, Osaka
• [雑誌論文] Formation of Pillars at the Boundaries between H II Regions and Molecular Clouds (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Mizuta , J. O. Kane , M. W. Pound , B. A. Remington , D. D. Ryutov , and H. Takabe
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 647 ページ: 1151-1158
• [雑誌論文] Nonaxisymmetric Magnetorotational Instability in Proto Neutron Stars (2006)
  • 著者名/発表者名: Youhei Masada, Takayoshi Sano, and Hideaki Takabe
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 641 ページ: 447-457
• [雑誌論文] Hydrodynamic Instability of Ionization Fronts in H ii Regions (2005)
  • 著者名/発表者名: Akira Mizuta, Jave O. Kane, Marc W. Pound, Bruce A. Remington, Dmitri D. Ryutov, and Hideaki Takabe
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 621 ページ: 803-807
• [雑誌論文] Hydrodynamic Instability of Ionization Front in HII Regions : From Linear to Nonlinear Evolution (2005)
  • 著者名/発表者名: Akira Mizuta, Hideaki Takabe , Jave O. Kane, Bruce A. Remington, Dmitri D. Ryutov and Marc W. Pound
  • 雑誌名: Astrophysics and Space Science 298 ページ: 197-202
• [雑誌論文] Eagle Nebula Pillars : From Models to Observations (2005)
  • 著者名/発表者名: Marc W. Pound, Jave O. Kane, Bruce A. Remington, Dmitri D. Ryutov, Akira Mizuta and Hideaki Takabe
  • 雑誌名: Astrophysics and Space Science 298 ページ: 177-181
• [雑誌論文] X-ray Line and Recombination Emission in the Afterglow of GRB (2005)
  • 著者名/発表者名: S. Sugiyama, S. Yamada and H. Takabe
  • 雑誌名: Astrophysics and Space Science 298 ページ: 323-326
• [雑誌論文] 高強度レーザーを用いた実験室宇宙物理学 (2005)
  • 著者名/発表者名: 高部英明
  • 雑誌名: プラズマ核融合学会誌 81 ページ: 150-160
  • NAID: 10016375024
• [学会発表] Laboratory Astrophysics for Intense Laser Science (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: The 4^<th> Asia Symposium on Intense Laser Science
  • 発表場所: Gwangju, Korea
• [学会発表] New Approach to Astrophysics with Intense Lasers : Topics on High-Energy Astrophysics and X-ray Astronomy (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: Japan-France Workshop on High Energy Density Science
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] High-Mach Number Collisonless Shock and Photo-ionized Non-LTE Plasma for Laboratory Astrophysics with Intense Laser (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Takabe
  • 学会等名: 35^<th> EPS Conference on Plasma Physics
  • 発表場所: Hersonissos, Crete, Greece
• [学会発表] Experimental and Computational Analysis of Photo-ionized Non-LTE Plasma Produced by Intense Laser (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Takabe
  • 学会等名: 2008 APS April Meeting and HEDP/HEDLA Meeting, St. Louis, Missouri
  • 発表場所: USA
• [学会発表] Laboratory Astrophysics with Intense Lasers (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: Magnetic Reconnection 2005
  • 発表場所: Minami-Awaji Royal Hotel, Awaji, Japan
• [学会発表] Experimental and Computational Analysis of Photo-ionized Non-LTE Plasma Produced by Intense Laser (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: APS April Meeting and HEDP/HEDLA Meeting
  • 発表場所: St. Louis, Missouri, USA
• [学会発表] 「高強度レーザーで宇宙に迫る」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高部英明
  • 学会等名: 日本天文学会、2007年秋の年会、
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 2007-09-27
• [学会発表] Laboratory Plasma Astrophysics with Intense Lasers (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Takabe
  • 学会等名: Asia Pacific Meeting on Frontier of Plasma Physics, (October 31-November 3, 2007) and Conference in Honor of CN Yang 85th Birthday Swissotel Merchant Court
  • 発表場所: Singapore
• [学会発表] Dawn of New Astrophysics Research with Intense Lasers (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: UK-Japan High Energy Density Science Workshop
  • 発表場所: British Embassy Office in Tokyo
• [学会発表] Turbulence in Laser Produced Plasma and Laser Astrophysics (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: Japan-Korea Workshop on Laboratory, Space, and Astrophysical Plasmas
  • 発表場所: Daejeon, Korea
• [学会発表] Shock Wave by Extremely High Pressure and Related Complex Physics induced by Intense Lasers (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: Shock Phenomena in Extreme Universe
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology, Japan
• [学会発表] Dawn of New Astrophysics Research with Intense Lasers (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: UK -Japan High Energy Density Science Workshop
  • 発表場所: British Embassy Office in Tokyo
• [学会発表] Turbulence in Laser Produced Plasma and Laser Astrophysics (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: Japan-Korea Workshop on Laboratory, Space, and Astrophysical Plasmas
  • 発表場所: Daejeon, Korea,
• [学会発表] 「光で生み出す実験室宇宙物理-レーザー宇宙物理-」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高部英明
  • 学会等名: 日本物理学会主催2007年科学セミナー「先端光科学が生み出す新しい世界」
  • 発表場所: 電気通信大学
• [学会発表] Interdisciplinary Prospects on High Energy Density Physics at ILE, Osaka University (2005)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: 2005 ICFA Joint Workshop, NTU
  • 発表場所: Taipei
• [学会発表] Laboratory Astrophysics and Nuclear Physics with Intense and Ultra-intense Large Scale Laser Systems (2005)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: International Meeting on Frontiers of Physics 2005, Maine Beach Resort & Spa
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
• [図書] レーザー核融合から新しい宇宙物理学の誕生へ (2008)
  • 著者名/発表者名: 高部英明著
  • 出版者: 立花隆編「宇宙の核融合・地上の核融合」(クバプロ社刊、2008)
• [図書] 「レーザー核融合から新しい宇宙物理学の誕生へ」pp.153-172. (2008)
  • 著者名/発表者名: 高部英明
  • 出版者: 立花隆編「宇宙の核融合・地上の核融合」(クバプロ社刊、2008)
• [図書] 光で生み出す実験室宇宙物理-レーザー宇宙物理- (2007)
  • 著者名/発表者名: 高部英明 著、
  • 出版者: 2007 年科学セミナーテキスト(社団法人日本物理学会)
• [図書] 「プラズマエネルギーのすべて」(日本実業出版) (2007)
  • 著者名/発表者名: 高部英明
  • 出版者: (共著)プラズマ核融合学会