| 研究課題/領域番号 |
17K18270
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| 研究機関 | 甲南大学 |
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研究代表者 |
田中 周太 甲南大学, 理工学部, 研究員 (50726841)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 誘導コンプトン散乱 / 実験室宇宙物理学 / パルサー / レーザー実験 |
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| 研究実績の概要 |
私の主な研究対象はパルサーと呼ばれる天体で、高速で回転している強磁場中性子星と考えられている。現在我々の銀河系内に2600以上観測されるパルサーは、その回転に起因して正確なパルスを発する天体として観測される。中性子星は1934年、わずか中性子発見の2年後に、理論的には予言された。当初中性子星は、恒星に比べて高密度でコンパクトな天体であるため、X線で輝く高温の星として見つかるとされていた。しかし、1967年の発見のパルサーの発見は電波天文学によってなされた。
この事実はパルサー発見依頼の最初にして最大の謎である。つまり、中性子星のようなコンパクトな天体から電波を放射するには、非常にコヒーレンスの高い放射機構を考える必要がある。パルサーは天然のレーザー発振器なのである。地上の高強度レーザー実験でパルサー周辺で起こる極限物理現象を検証することが本研究の目的である。
本年度は我々の過去の研究を拡張し、地上の実験室レーザーに適用できる方程式を導いた。誘導コンプトン散乱の非線形段階で見られるスペクトルの変化が、、最近のレーザーを用いることでどのような結果が得られるかを計算した。誘導コンプトン散乱が他の非線形プラズマ過程に比べて卓越する状況をどのように作り出すかについても調べた。現時点での理解の範囲では、プラズマの密度と温度を制御することで、台湾の国立中央大学のレーザーで、誘導コンプトン散乱の実験が可能である。
この内容については現在論文を執筆中である。
また、パルサーの研究に関連して、パルサー周りでの相対論的粒子の乱流加速に関する論文を執筆し、出版された。
将来的な実験室宇宙物理学の応用も含めて、部分電離プラズマと完全電離プラズマの相互作用という観点で、星風と星間プラズマの相互作用に関する論文も執筆し、出版された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
誘導コンプトン散乱のスペクトル変化に関する初期的な計算は完了した。様々なレーザーパラメータについても計算できるため、色々なレーザー実験施設で予想される結果と、誘導コンプトン散乱の実験が可能かどうかを調べることが可能である。プラズマの反作用や空間分布などを含んだ発展的な数値計算に関しては現段階でまだ道筋が経っていない。
昨年度中に誘導コンプトン散乱に関する初期的な実験を台湾の国立中央大学のレーザーで行ってもらうことができた。この点に関しては研究は順調に進んでいる。現在データ解析中であるが結果についても初期の成果としては芳しいと考えている。これを踏まえて、レーザー実験の研究者にも誘導コンプトン散乱の研究をより発信しやすくなると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
誘導コンプトン散乱の数値計算コードの開発については、理論的に詰めなければいけない問題が残されているという事情もあるが、先に実験の方に研究がシフトしたという面も大きい。数値計算コードの開発については、実験結果の解釈も交えながら、どのように進めていくか再考するのがよいと考えている。
数値計算よりも優先的に進めたいという理論研究が対向ビームなどへの拡張である。昨年度の研究で、最高強度を誇る大阪大学のレーザーへは、誘導コンプトン散乱の実験が向かない可能性が出てきた。全エネルギーとしては、何桁も違うという幅広いレーザーパラメータの領域で普遍的に誘導コンプトン散乱が確認されるかどうかというのは興味深い問題である。大阪大学にあるようなハイパワーレーザーに誘導コンプトン散乱を適用できるような実験セットアップがないか、理論的に模索する。
実験研究については、上でも述べたように順調に進んでおり、続けて大阪大学レーザーエネルギー研究センターの共同利用・共同研究に申請中である。昨年度に行われた初期実験のデータは現在解析中であるが、成果を論文にまとめることができると考えている。レーザー・プラズマのコミュニティに関わることで新しい実験施設の情報なども得られており、実験研究については、まだまだ発展の余地がある。これまでの調子で宇宙物理学ばかりでなく、レーザー・プラズマコミュニティの研究などに参加して行こうと考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度末に詳細な残額を考慮せずに旅費の減額調整を行ったために、次年度使用額が生じた。デスクトップパソコン等の物品費として補填する予定である。
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