相対論工学による超高強度場科学への接近

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15002013
• 研究機関: 特殊法人日本原子力研究所
• 研究代表者: 田島 俊樹 特殊法人日本原子力研究所, 関西研究所, 所長 (70354967)
• 研究分担者: 神門 正城 特殊法人日本原子力研究所, 光量子科学研究センター, 研究員 (50343942) ; 山川 考一 特殊法人日本原子力研究所, 光量子科学研究センター, 副主任研究員 (40360408) ; コーガ ジェームス 特殊法人日本原子力研究所, 光量子科学研究センター, 副主任研究員 (70370393) ; 中島 一久 特殊法人日本原子力研究所, 高エネルギー加速器研究機構, 助教授 (80164177) ; エスケポフ ティーモア 特殊法人日本原子力研究所, 光量子科学研究センター, リサーチフェロー (10370363)
• キーワード: 放射線、X線、粒子線 / 相対論工学 / 高強度場科学

研究概要

「相対論工学」の方法の確立のための理論的研究をその実験的検証に先駆けて推進した。一つは、高強度短パルスレーザーをガス中に入射する時に生成される航跡場の適切な励起により如何に相対論的スピードで飛ぶプラズマ鏡ができるかの条件を理論的に確立しそのシミュレーションによる検証を行った。これらの成果はPhys.Rev.Lett.誌や国際学会で発表された。又、「パリティー」誌などでは解説記事として紹介された。これを通じ、現在ある原研光量子科学研究センター(以下センター)におけるレーザーパラメータでどの位の電磁場の増大が図られるかの吟味を行った。現在の100TW級のレーザーの光の制御を向上すれば、その光の青色遷移の現象をとらえる事が出来るであろう。又、一定の集光も観察されるであろう。更なるスケールアップのためには、レーザーパラメータの更なる向上が必要である。このために、レーザーの波面を制御する事が必要となる。これらについての検討の結果及び高強度場の測定手法の開発についてOpt.Lett.などに成果発表した。更にレーザー制御のためのデフォーマブル鏡の仕様を決定しその発注と入荷を終え、今後その調整と取り付けに入る予定になっている。
こうしたプロジェクトをセンターで遅滞なく研究推進するために、センターで行う原研の本来研究と当科研費特別推進研究が互いにはずみを付け合い刺激し合う形で発展できるような研究体制を、センターとの話し合いで構築した。このために、その一環としてセンターの実験施設のオープンラボとしての利用とその中での(国内も含めた)国際実験タスクフォース(IET)の確立を図った。IETからは、上記の実験を国際的な研究者の効果的参入の下、次年度(16年度)にはセンターで実験キャンペーンを繰り広げる提案を行った。

研究成果

• [文献書誌] T.Tajima: "Ultraintense Laser and Relativistic Engineering"Review of Laser Engineering. 31. 707-710 (2003)
• [文献書誌] T.Tajima: "レーザー加速と高強度場科学"Parity. 19. 4-11 (2004)
• [文献書誌] 山川 考一: "超高出力を生み出すテーブルトップレーザー"応用物理. 73・2. 186-193 (2004)
• [文献書誌] 山川 考一, 赤羽 温, 福田 祐仁, 青山 誠, 井上 典洋, 上田 英樹: "Ionization of many-electron atoms by ultrafast laser pulses with peak intensities greater than 10^<19>W/cm^2"Physical Review A. 68. 065403 (2003)
• [文献書誌] S.V.Bulanov, T.Esirkepov, T.Tajima: "Light Intensification towards the Schwinger Limit"Physical Review Letters. 91・8. 085001(4) (2003)
• [文献書誌] S.V.Bulanov, T.Esirkepov, J.Koga, T.Tajima, D.Farina: "Concerning the Maximum Energy of Ions Accelerated at the Front of a Relativistic Electron Cloud Expanding into Vacuum"Plasma Physics Reports. 30・1. 18-29 (2004)
• [文献書誌] S.V.Bulanov, T.Esirkepov, J.Koga, T.Tajima: "Interaction of Electromagnetic Waves with Plasma in the Radiation-Dominated Regime"Plasma Physics Reports. 30・3. 196-213 (2004)
• [文献書誌] S.V.Bulanov, T.Esirkepov, J.Koga, T.Tajima: "Interaction of charged particles with ultra strong electromagnetic waves in the the radiation dominant regime"Plasma Physics Reports. 30. 160 (2004)
• [文献書誌] Yuji Fukuda et al.: "X-ray radiation of clusters irradiated by ultrafast, high-intensity laser pulse"Proceeding of SPIE's 48th Annual Meeting. 5196. 234-243 (2004)