レーザー生成超強磁場を用いた高エネルギー量子ビーム制御と実験室Ｘ線天文学

• 研究課題/領域番号: 24684044
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤岡 慎介 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 教授 (40372635)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 26,650千円 (直接経費: 20,500千円、間接経費: 6,150千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2013年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円); 2012年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: 高エネルギー密度科学 / 高強度レーザー / 強磁場 / レーザー核融合 / レーザー生成プラズマ / 高速点火 / 高エネルギー密度プラズマ科学 / プラズマ科学 / 高出力レーザー / 高エネルギー密度プラズマ / プラズマ / 相対論的電子ビーム / ゼーマン効果 / ファラデー効果 / プロトンラジオグラフィー / マイクロコイル / レーザー / ファラデー回転法 / 実験室宇宙物理 / 分光

研究成果の概要

高強度レーザーを物質に集光照射すると，エネルギー密度の高いプラズマが生成される．この高エネルギー密度プラズマは，エネルギー変換の機能を有しており，プラズマの形状をコイル型にすることで，レーザーのエネルギーを磁場のエネルギーに変換することが出来る．本研究では，キロ・ジュール級の高出力レーザーを用いてキロ・テスラ級の強い磁場を生成出来ることを実証した．レーザー加速電子ビームの発散を，レーザー生成のキロ・テスラ級の磁場を用いて低減出来ることも実証出来た．強磁場と高エネルギー密度を組み合わせた新しいプラズマ科学の発展に向け，国際研究協力体制を構築し，課題終了後も更なる発展が期待される．

研究成果

• [国際共同研究] ローレンスリバモア国立研究所/ロチェスター大学(米国)
• [国際共同研究] ボルドー大学/エコールポリテクニーク(フランス)
• [雑誌論文] Development of Compton X-ray spectrometer for high energy resolution single-shot high-flux hard X-ray spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Sadaoki Kojima, Takahito Ikenouchi, Yasunobu Arikawa, Shohei Sakata, Zhe Zhang, Yuki Abe, Mitsuo Nakai, Hiroaki Nihsimura, Hiroyuki Shiraga, Tetsuo Ozaki, Shuji Miyamoto, Masashi Yamaguchi, Akinori Takemoto, Shinsuke Fujioka and Hiroshi Azechi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 87 号: 4 ページ: 043502-043502
  • DOI: 10.1063/1.4944864
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Measurement of Plasma Structure in a Magnetic Thrust Chamber (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Kawashima, T. Morita, N. Yamamoto, N. Saito, S. Fujioka, H. Nishimura, H. Matsukuma, A. Sunahara, Y. Mori, T. Johzaki, and H. NAKASHIMA
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 11 号: 0 ページ: 3406012-3406012
  • DOI: 10.1585/pfr.11.3406012
  • NAID: 130005401628
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fast Ignition Realization Experiment with High-Contrast Kilo-Joule Peta-Watt Laser LFEX and Strong External Magnetic Field (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, Y. Arikawa, S. Kojima, T. Johzaki, H. Sawada, S. H. Lee, et al.,
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 23
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct measurement of kilo-tesla level magnetic field generated with laser-driven capacitor-coil target by proton deflectometry (2016)
  • 著者名/発表者名: K. F. F. Law, M. B.-Grandvaux, A. Morace, S. Sakata, K. Matsuo, S. Kojima, S. Ho Lee, X. Vaisseau, Y. Arikawa, A. Yogo, K. Kondo, Z. Zhang, C. Bellei, J. J. Santos, S. Fujioka, H. Azechi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 108 号: 9 ページ: 091104-091104
  • DOI: 10.1063/1.4943078
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Heating efficiency evaluation with mimicking plasma conditions of integrated fast-ignition experiment (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujioka, S., Johzaki, T., Arikawa, K. Mima 他
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 91 号: 6 ページ: 063102-063102
  • DOI: 10.1103/physreve.91.063102
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Control of Electron Beam Using Strong Magnetic Field for Efficient Core Heating in Fast ignition (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Johzaki, T. Taguchi, T. Sentoku, A. Sunahara, H. Nagatomo, H. Sakagami, K. Mima, S. Fujioka, H. Shiraga
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 55 号: 5 ページ: 053022-053022
  • DOI: 10.1088/0029-5515/55/5/053022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser-driven platform for generation and characterization of strong quasi-static magnetic fields (2015)
  • 著者名/発表者名: J. J. Santos., M. Bailly-Grandvaux, L. Giuffrida, P. Forestier-Colleoni, S. Fujioka, Z. Zhang, P. Korneev, R. Bouillaud, S. Dorard, D. Batani, M. Chevrot, J E. Cross, R. Crowston, J-L. Dubois, J. Gazave, G. Gregori, E. d'Humieres, S. Hulin, K. Ishihara, S. Kojima, E. Loyez, J-R. Marques, A. Morace et al.
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 17 号: 8 ページ: 083051-083051
  • DOI: 10.1088/1367-2630/17/8/083051
  • 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] Computational study of magnetic field compression by laser-driven implosion (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagatomo, H; Johzaki, T; Asahina, T; Sunahara, A; Sano, T; Sakagami, H; Mima, K; Fujioka, S; Shiraga, H; Azechi, H
  • 雑誌名: NUCLEAR FUSION 巻: 55 号: 9 ページ: 093028-093028
  • DOI: 10.1088/0029-5515/55/9/093028
  • 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] Density and x-ray emission profile relationships in highly ionized high-Z laser-produced plasmas (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida, S. Fujioka, T. Higashiguchi, T. Ugomori, N. Tanaka, M. Kawasaki, Y Suzuki, C. Suzuki, K. Tomita, R. Hirose, T. Ejima, H. Ohashi, M. Nishikino, A. Sunahara, B. Li, P. Dunne, G. O’sullivan, T. Yanagida, H. Azechi, and H. Nishimura
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 106 号: 12 ページ: 121109-121109
  • DOI: 10.1063/1.4916395
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progress in indirect and direct-drive planar experiments on hydrodynamic instability (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Casner, L. Masse, B. Delorme, D. Martinez, G. Huser, D. Galmiche, S. Liberatore, I. Igumenshchev, M. Olazabal-Loumé, Ph. Nicolaï, J. Breil, D. T. Michel, D. Froula, W. Seka, G. Riazuelo, S. Fujioka, A. Sunahara, et al.
  • 雑誌名: Phys. Plasmas 巻: 21 号: 12 ページ: 122702-122702
  • DOI: 10.1063/1.4903331
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bright x-ray sources from laser irradiation of foams with high concentration of Ti (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Perez, J. R. Patterson, M. May, J. D. Colvin, M. M. Biener, A. Wittstock, S. O. Kucheyev, S. Charnvanichborikarn, J. H. Satcher, S. A. Gammon, J. F. Poco, S. Fujioka, Z. Zhang, K. Ishihara, N. Tanaka, T. Ikenouchi, H. Nishimura, and K. B. Fournier,
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 21 号: 2 ページ: 023102-023102
  • DOI: 10.1063/1.4864330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient extreme ultraviolet emission from multiple laser-produced one-dimensional spherical plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Yoshida, Shinsuke Fujioka, Takeshi Higashiguchi, et al.
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 7 号: 8 ページ: 086202-086202
  • DOI: 10.7567/apex.7.086202
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Magnetic Field Strength on a Magnetic Thrust Chamber System (2013)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Maeno, Tomoyuki Hinaga, Naoji Yamamoto, Atsushi Sunahara, Shinsuke Fujioka, Hideki Nakasima
  • 雑誌名: Journal of Propulsion and Power 巻: 30 号: 1 ページ: 54-61
  • DOI: 10.2514/1.b34911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Present status of fast ignition realization experiment and inertial fusion energy development (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Azechi, K. Mima, S. Shiraga, S. Fujioka, H. Nagatomo,, H. Nishimura, T. Norimatsu, P. Norreys, T. Ozaki, J. Pasley, H. Sakagami, Y. Sakawa, N. Sarukura, K. Shigemori, et al.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 53 号: 10 ページ: 104021-104021
  • DOI: 10.1088/0029-5515/53/10/104021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative measurement of hard X-ray spectra from laser-driven fast ignition plasma (2013)
  • 著者名/発表者名: Z Zhang, H Nishimura, T Namimoto, S Fujioka, Y Arikawa, H Nagatomo, M Nakai, T Ozaki, M Koga, T Johzaki, A Sunahara, H Chen, J Park, GJ Williams, H Shiraga, S Kojima, M Nishikino, T Kawachi, H Hosoda, Y Okano, N Miyanaga, J Kawanaka, Y Nakata, T Jitsuno, H Azechi
  • 雑誌名: High Energy Density Physics 巻: 9 ページ: 435-438
  • 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] Simulations of laser imprint reduction using underdense foams and its consequence on the hydrodynamic instability growth (2013)
  • 著者名/発表者名: • M. Olazabal-Loumé, Ph. Nicolaï, G. Riazuelo, M. Grech, J. Breil, S. Fujioka, A. Sunahara, N. Borisenko and V. T. Tikhonchuk
  • 雑誌名: New J. Phys. 巻: 15 号: 8 ページ: 85033-85033
  • DOI: 10.1088/1367-2630/15/8/085033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extremely high-pressure generation and compression with laser implosion plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigemori, K., Hironaka, Y., Nagatomo, H., Fujioka, S., Sunahara, A., Kadono, T., Azechi, H., Shimizu, K.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 102 号: 18 ページ: 183501-183501
  • DOI: 10.1063/1.4804200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kilotesla magnetic field due to a capacitor-coil target driven by high power laser (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Fujioka
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 1170-1170
  • DOI: 10.1038/srep01170
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-energy-density plasma generation on GEKKO-LFEX laser faculty for fast-ignition laser fusion studies and laboratory astrophysics (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介, 他19名
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: 54
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray backlight measurement of preformed plasma by kJ-class petawatt LFEX laser (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 112 号: 6 ページ: 63301-6
  • DOI: 10.1063/1.4752872
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Evidence of a foam homogenization (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Nicolai, M. Olazabal、藤岡慎介, 他9名
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 19 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4766470
  • 査読あり
• [学会発表] X線及びプロトンビームを利用した高エネルギー密度プラズマ中へのパルス磁場の拡散の計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介，李昇浩，Law King Fai Farley，澤田寛, 坂田匠平，小島完興，Morace Alessio, 有川安信，近藤康太郎，城崎知至，砂原淳，長友英夫，疇地宏
  • 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] 外部磁場を利用した高速点火レーザー核融合の高効率化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介，FIREXプロジェクトチーム, J. J. Santos, M. Bailly-Grandvaux, C. Bellei, J. Honrubia
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第36回年次大会
  • 発表場所: 名城大学天白キャンパス
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] Fast Ignition Realization Experiment with High-Contrast Kilo-Joule Peta-Watt Laser ``LFEX'' and Strong External Magnetic Field (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka et al.,
  • 学会等名: 57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Savannah, GA, USA
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 大型レーザー装置の運用とデータ共有の可視化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介，長友英夫，森尾登，福田優子，橋本賢子 山田研二，島田京子，谷口麻梨香，石田正人，永田みず穗，白神宏之，上島豊、前田茂樹
  • 学会等名: 第21回ビジュアリゼーションカンファレンス
  • 発表場所: 神戸大学（総合研究拠点）
  • 年月日: 2015-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] Toward Efficient Heating in the Fast Ignition Scheme with Stable Compression, Plasma Mirror and External B-Field (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, T. Johzaki, Y. Arikawa, A. Morace, A. Yogo, Z. Zhang, S. Sakata et al.,
  • 学会等名: The 9th Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications
  • 発表場所: Seattle, WA, USA
  • 年月日: 2015-09-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hydrodynamics of high-energy-density plasma in strong magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介 他
  • 学会等名: レーザー学会 第35回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-01-10
  • 招待講演
• [学会発表] 高出力レーザーを用いたキロテスラ級磁場の 発生とプラズマ科学への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介 他
  • 学会等名: PLASMA2014
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2014-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] Strong Magnetic Field Generation for ICF and HEDP (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka et al.,
  • 学会等名: International Conference on Laser Interaction with Matter
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2014-09-02
  • 招待講演
• [学会発表] Generation of Kilo-Tesla Magnetic Field with High-Power Laser for LSC Experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka et al.,
  • 学会等名: Optics & Photonics International Congress 2014
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2014-04-23
  • 招待講演
• [学会発表] 外部磁場及びDLCコーンを用いた高速点火レーザー核融合の加熱効率の向上 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介, 他
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 自己生成及び外部磁場の制御による高速点火レーザー核融合の高効率化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介, 他
  • 学会等名: レーザー学会 年次大会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2013-01-29
• [学会発表] Kilo Tesla Magnetic Field Generation for Collimating Relativistic Electron Stream (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介, 他
  • 学会等名: Fast Ignition Workshop
  • 発表場所: Napa, CA, USA
  • 年月日: 2012-11-05
• [学会発表] 低濃度臭素ドープボリスチレンを用いたレーザーインプリントの抑制 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介, 他
  • 学会等名: 日本物理学会 秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] The physics of high energy density plasmas generated with intense lasers for energy and fundamental processes (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介, 他
  • 学会等名: 39th European Physical Society Conference on Plasma Physics, 16th International Congress on Plasma Physics
  • 発表場所: Stockholm, Sweden(プレナリー講演)
  • 年月日: 2012-07-05
• [学会発表] 高出力大エネルギーレーザーを用いたキロテスラ級磁場の発生とその応用
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介，Zhang Zhe，石原和大，池之内孝仁，城崎知至A，砂原 淳B，山本尚嗣C，中島秀紀C，
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第34回年次大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] 大エネルギーレーザーを使ったキロテスラ級磁場の発生とレーザー核融合研究への応用
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介
  • 学会等名: 2013 年度低温工学・超伝導学会関西支部第1 回講演会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 招待講演
• [学会発表] Fast-ignition laser inertial fusion research on GEKKO-LFEX laser facility
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka1, H. Shiraga, Y. Arikawa, et al.,
  • 学会等名: 4th International Conference on High Energy Density Physics
  • 発表場所: Saint-Maro, France
  • 招待講演
• [学会発表] Application of Kilotesla Magnetic Field Generated by High Power Laser to Laboratory Astrophysics
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka
  • 学会等名: The 5th International Workshop on Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: Weihai, Shandong, China
  • 招待講演
• [学会発表] Efficient Generation and Collimation of Relativistic Electron Beams for Fast-Ignition Laser Fusion
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, H. Shiraga, Y. Arikawa, Y. Fujimoto, Y. Hironaka, T. Jitsuno, J. Kawanaka, K. Mima, N. Miyanaga, M. Murakami, H. Nagatomo, M. Nakai, Y. Nakata, K.
  • 学会等名: The Eighth Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] レーザー駆動高強度磁場の発生と高速点火レーザー核融合への応用
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介，Zhang Zhe，石原和大，池之内孝仁，城崎知至A，砂原淳B，山本尚嗣C，中島秀紀C，近藤康太郎D，渡辺二太E，坂上仁志E，Santos J. JoaoF，
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第30回年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
• [備考] レーザー核融合グループ
  • URL: http://lf-lab.net
• [備考]
  • URL: http://www.natureasia.com/ja-jp/srep/abstracts/42565
• [備考]
  • URL: http://www.osaka-u.ac.jp/ja/news/ResearchRelease/2013/01/2013013_1