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ピコ秒高強度レーザーによる静的電磁場の自己生成とその相対論的電子加速への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K13522
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分14010:プラズマ科学関連
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2019)
京都大学 (2018)

研究代表者

小島 完興  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 研究員(任常) (40815156)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードレーザープラズマ相互作用 / 高強度レーザー / レーザーホールボーリング / 光圧 / レーザーイオン加速 / 相対論的電子 / プラズマ
研究成果の概要

高強度レーザーをプラズマに照射すると電子やイオンが加速されます。このレーザー加速器は、従来の加速器よりも高いピーク強度を有するビームを生成できる点が注目され、世界中で研究されています。加速エネルギーの向上のために、レーザーの高強度化が競われていますが、その結果として装置への負荷が大きくなっています。我々はレーザーを長時間照射することで、レーザーの強度を上げずに装置負荷を低減しつつ、加速エネルギーが向上することを発見しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で用いたLFEXレーザーは、2018年にノーベル物理学賞を受賞したチャープパルス増幅法を利用し、地上で最も眩しい光を発射する実験装置の一つです。本研究ではこの高強度レーザーを物質に照射し続けることで、プラズマ中にキロ・テスラ3級の磁場を突発的に発生させ、レーザーによる電子加速の効率を4倍以上に増大させることに成功しました。本研究は、レーザー核融合エネルギーの実現に貢献すると共に、小型医療用粒子線加速器などへの応用も期待されます。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Electromagnetic field growth triggering super-ponderomotive electron acceleration during multi-picosecond laser-plasma interaction2019

    • 著者名/発表者名
      Kojima Sadaoki、Hata Masayasu、Iwata Natsumi、Sentoku Yasuhiko、Fujioka Shinsuke
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 2 号: 1 ページ: 99-99

    • DOI

      10.1038/s42005-019-0197-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Single-shot frequency-resolved optical gating for characterizing the instantaneous intensity and phase of the LFEX laser pulse2019

    • 著者名/発表者名
      Sadaoki KOJIMA, Yugo OCHIAI, Shunsuke INOUE, Yasunobu ARIKAWA, Mao TAKEMURA, Masaki HASHIDA, Shunsuke FUJIOKA, and Shuji SAKABE
    • 学会等名
      Eleventh International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高強度レーザープラズマ相互作用面の高速挙動診断のための高時間分解能FROGの開発2019

    • 著者名/発表者名
      小島完興
    • 学会等名
      光・量子ビーム科学合同シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高強度レーザープラズマ相互作用面の高速挙動診断のための高時間分解能FROGの開発2019

    • 著者名/発表者名
      小島完興
    • 学会等名
      日本物理学会2018秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高強度レーザープラズマ相互作用面の高速挙動診断のための高時間分解能FROGの開発2019

    • 著者名/発表者名
      小島完興
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高時間分解能FROGを用いた高強度レーザープラズマ相互作用面の高速挙動診断2019

    • 著者名/発表者名
      小島完興
    • 学会等名
      日本物理学会2019年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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