高強度レーザーを用いた地球深部ダイナミクスの研究―高温高圧下の鉄の音速

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15740327
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 重森 啓介 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助手 (50335395)
• キーワード: 地球内核 / 高強度レーザー / 衝撃波 / 温度測定

研究概要

本年度は,高強度レーザーを用いて地球の内核の条件を再現し,そのパラメータを計測する研究を中心に行った.地球の最深部は圧力350万気圧,温度が5000〜6000℃と考えられており,これをレーザーアブレーションによる衝撃波によって達成するための条件を一次元シミュレーションILESTA-1Dを用いて行った.圧力に関しては過去の実験データが豊富にあるが,温度に関してはレーザープラズマでは比較的低温であるために全く実績がなかった.温度の絶対値は高いが、発光時間が極めて短い(1ns以下)ため,これまでの計測を改良する必要があった.このため,本年度は衝撃波圧縮された温度を計測するために,衝撃波通過後の発光(可視光)をレーザー集光スポット径の範囲に対して集光し,それをシングルモード光ファイバーで分光器に導入して分光し,色温度を計測する手法を開発した.これにより,微弱な発光を分光測定することが可能となり,衝撃波圧縮された鉄ターゲットの温度の見積もりを行うことが可能となり,ほぼ地球の最深部に近い温度が得られていることが明らかになった.この結果を基に,来年度は本研究の中心課題である地球の中心状態における音速測定に移行する予定である.

研究成果

• [文献書誌] S.Fujioka et al.: "Side-on measurement of hydrodynamics of laser-driven plasmas with high space- and time-resolution x-ray imaging technique"Review of Scientific Instruments. 74・3. 2198-2201 (2003)
• [文献書誌] H.Shiraga et al.: "X-ray imaging diagnostics for laser-driven hydrodynamic instability experiments"Review of Scientific Instruments. 74・3. 2194-2197 (2003)
• [文献書誌] K.Shigemori et al.: "Hydrodynamic Instability Experiments on the HIPER Laser"AIP Conference Proceedings. 669・1. 269-272 (2003)
• [文献書誌] S.Fujioka et al.: "First observation of density profile in directly laser-driven polystyrene targets for ablative Rayleigh-Taylor instability research"Physics of Plasmas. 10・12. 4784-4789 (2003)