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令和元年に行った本研究課題の実施内容とその成果は次のとおりである。今回のようにナノ チューブをイオン加速の道具として使ったプラズマ実験は未だ前例がなく、したがって、ターゲット とレーザーの各種パラメータの組み合わせから得られるプロトン信号(エネルギースペクトル)の実 験データベース構築自体が新たな試みとなった。
(1) ナノチューブ内への内挿物質の有無によって得られるプロトン信号を観測した。その際、理論・ シミュレーションから予想されるエネルギー帯域に匹敵する有意な信号の差が確認できた。これ により「ナノチューブ加速器」内部のクーロン場によって加速され数値的に原理実証できた事に なる。
(2) プロトンの最大エネルギーは平板とレーザー入射方向の成す角度に大きく依存する事が分かっ た。一方、ナノチューブ加速の原理で加速されるプロトンエネルギーは入射レーザーの方向に依 存しないため、プロトンの最大エネルギーが、レーザーの入射方向にどう依存するかを観測を行 った。この結果から、ナノチューブ加速器の原理が「ナノチューブ軸方向の静電的加速」であることを思 い起こすことにより、電子雲を遠方に吹き飛ばしさえすれば、プロトンビームは常に軸方向に加速さ れ且つ最大加速エネルギーも基本的にはレーザーの照射方向に依らないことがわかった。加速プロト ンの最大値は、ナノチューブの直径に強く依存し、軸方向の長さには殆ど依存しないことも判明した。 今後、これらの知見に対してさらに詳細な3次元粒子シミュレーションを行なう予定である。
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