大規模超高強度レーザー生成電子・陽電子プラズマの科学

• 研究課題/領域番号: 23340177
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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, 教授 (20150352)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 電子・陽電子プラズマ / 高強度レーザー / 対生成 / 真空崩壊 / 非線形QED / 超高強度レーザー / 電子対生成 / 量子電気力学 / 実験室宇宙物理 / プラズマ科学 / 電磁量子力学 / レーザープラズマ

研究成果の概要

超高強度レーザー装置を用いた相対論的電子陽電子プラズマの研究をリバモア研の実験家H. Chenと行い陽電子発生の最適化などおこなった。理論・シミュレーション手法によりその役割を遂行した。実験は阪大のLFEX超高強度レーザーを用いておこない、論文化した。同時に、Chen博士の方法では対生成の効率が極めて悪いためプラズマのサイズがデバイ長程度にしかならないことから、近未来の24-26ワットのレーザーによる真空崩壊の物理、特に非線形QED効果について理論研究を行った。真空崩壊では約30％程度のレーザーエネルギーが対生成に使われる可能性があり、ガンマ線バーストなどの模擬実験が可能となることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Laser pulse-shape dependence of Compton scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: 2.Alexander I. Titov, Burkhard Kämpfer,Takuya Shibata, Atsushi Hosaka, Hideaki Takabe
  • 雑誌名: The European Physical Journal D 巻: 68 号: 10 ページ: 299-299
  • DOI: 10.1140/epjd/e2014-50324-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scientific Researches on High Intensity Laser Plasma in Asia-Pacific Region (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 1, 015088 (2014) 巻: 1
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.015088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Breit-Wheeler process in very short electromagnetic pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: AI Titov, B Kämpfer, H Takabe, A Hosaka
  • 雑誌名: Physical Review A 87 (4), 042106 巻: 87 号: 4
  • DOI: 10.1103/physreva.87.042106
  • 査読あり
• [雑誌論文] New insights into the laser produced electron-positron pairs (2013)
  • 著者名/発表者名: Hui Chen, M. Nakai, Y. Sentoku, Y. Arikawa, H. Azechi, S. Fujioka, C. Keane, S. Kojima, W. Goldstein, BR. Maddox, N. Miyanaga, T. Morita, T. Nagai, H. Nishimura, T. Ozaki, J. Park, Y. Sakawa, H. Takabe, G. Williams, Z. Zhang
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 15 号: 6 ページ: 65010-65010
  • DOI: 10.1088/1367-2630/15/6/065010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced subthreshold e+ e-production in short laser pulses. (2012)
  • 著者名/発表者名: AI Titov, H Takabe, B Kämpfer, A Hosaka
  • 雑誌名: Physical review letters 巻: 108 号: 24 ページ: 240406-240406
  • DOI: 10.1103/physrevlett.108.240406
  • 査読あり
• [雑誌論文] 実験室宇宙物理学-大型レーザーによる宇宙模擬実験- (2012)
  • 著者名/発表者名: 高部英明
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 67 ページ: 23-32
• [学会発表] 1.Laboratory Experiment of SNR Collisionless Shock Formation with the Large-Scale Lasers (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe (Special Talk)
  • 学会等名: he Many Facets of Supernova Remnants: Cosmic Particle Accelerator and Environmental Impac
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2014-11-10
  • 招待講演
• [学会発表] 1.Theoretical and Computational Modeling of Dense pair Plasma Created by Vacuum Breakdown with Ultra-Intense Lasers, (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe (Plenary speaker)
  • 学会等名: The 2nd ICHEDP Conference
  • 発表場所: Peking University
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] 2.Induced vacuum breakdown and pair plasma production for fundamental (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe (Invited speaker)
  • 学会等名: The 23rd Annual International Laser Physics Workshop
  • 発表場所: Sofia, Bulgaria
  • 年月日: 2014-07-14 – 2014-07-18
  • 招待講演
• [学会発表] 1. Vacuum Breakdown and Pair-Plasma Creations with Ultra-Intense Lasers (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: nternational Conference on Plasma Science and Applications 2013,
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] 2. Vacuum Breakdown and Electron-Positron Fireball Production with Intense Lasers; Modeling Gamma-Ray Bursts and Quark Gluon Plasma in the Early Universe (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: The 5th International Workshop on Laboratory Astrophysics, LAW,
  • 発表場所: Weihai, China
  • 招待講演
• [学会発表] 3. Summary D3 Sessions: High Intensity Laser Plasma Science (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: 12th Asia-Pacific Conference 2013
  • 発表場所: Makuhari Messe, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Pair Plasma Production from Matter and Vacuum (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: Kick-off Meeting of HIBEF at DESY
  • 発表場所: Hamburg, Germany
• [学会発表] Vacuum Breakdown with Ultra-intense Lasers (2012)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Takabe
  • 学会等名: International Conference on IZEST
  • 発表場所: Ecole-polytechniq, Paris(招待講演)
  • 年月日: 2012-11-27