| 研究課題/領域番号 |
20H00140
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分14:プラズマ学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
千徳 靖彦 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (10322653)
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| 研究分担者 |
城崎 知至 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (10397680)
藤岡 慎介 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (40372635)
西内 満美子 (高井満美子) 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 光量子ビーム科学研究部, 上席研究員 (70391315)
岩田 夏弥 大阪大学, 高等共創研究院, 准教授 (70814086)
佐野 孝好 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (80362606)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円)
2023年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2022年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2021年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
2020年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
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| キーワード | 高エネルギー密度科学 / 高強度レーザープラズマ相互作用 / メゾスケールプラズマ物理 / プラズマ粒子シミュレーション / レーザーイオン加速 / レーザー核融合 / 高強度レーザー / 実験室宇宙物理学 / ペタワットレーザー / プラズマ物理 / プラズマシミュレーション / メゾスケールプラズマ / メゾスケール物理 / 実験室宇宙物理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本申請研究では、最先端のプラズマシミュレーションコードを活用し、ペタワットレーザーが作り出すメゾスケールプラズマの形成過程の理論モデルを構築する。固体の加熱実験を行い、構築した理論を検証し高精度化する。太陽コアに匹敵する高密度・高活性プラズマを制御し、プラズマが内包する機能を効率的に引き出す指針を与える。それにより宇宙線のべき乗分布形成やkeV黒体輻射体など宇宙物理学、高速電子・高価数イオン・X線・ガンマ線などの複合量子線源の開発研究、核融合学に必要な中性子源開発など、高エネルギー密度科学の進展に貢献する。また、最先端の研究に大学院生・若手研究者を参加させ、次世代の研究者として育成する。
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| 研究成果の概要 |
ペタワットレーザーは、物質をピコ秒という時間スケールで、太陽の中心と同等な状態まで加熱できる能力を持つ。本研究では、この強い光を物質に照射した時に、如何にプラズマが発展し、粒子の加速構造や輻射構造が生じるかを明らかにした。また高温化したレーザー吸収領域からプラズマ中に伝播する熱輸送モデルを提案し、実験と比較し検証を行なった。原子過程を組み込んだプラズマ粒子シミュレーションと比較することで、物理モデルの妥当性を評価した。本研究によりペタワットレーザーにより駆動されるプラズマの特性が明らかになり、粒子加速やX線輻射、さらには電子・陽電子対生成など、プラズマが内包する機能を制御できるようになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
人類が火を手に入れてからこれまで、史上最も熱いトーチはレーザー光である。炎の温度は数千度であるが、最先端の光は物質を数億度まで加熱できる。加熱とは電磁波である光から電子やイオンといった荷電粒子へのエネルギー変換過程であり、本研究はその物理過程を明らかにした。この加熱過程は、レーザー核融合における爆縮コアプラズマの加熱過程と同じであり、本研究で得られた知見により、実験室において太陽コアと同じ状態までコアプラズマを加熱する道筋が得られた。今後の研究で、加熱から点火・自立燃焼といった核融合燃焼過程が明らかになれば、核融合エネルギーの利用へ扉を開くことになり、社会的なインパクトは極めて大きい。
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