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2021 年度 実績報告書

レーザー駆動マイクロチューブを使ったメガテスラ級極超高磁場の生成

研究課題

研究課題/領域番号 20K20910
研究機関大阪大学

研究代表者

村上 匡且  大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (80192772)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワードメガテスラ磁場 / マイクロチューブ / 超高強度レーザー
研究実績の概要

本研究はオープンソースコードEPOCH(2次元及び3次元)による粒子シミュレーションで行った。これまでに得られた予備計算(炭素を使用)から、種磁場 3kT、初期半径 3um、電子温度10MeV、等の条件下でMT級の磁場が確認された。本研究を通して全体物理解明と各パラメータの依存性や比例則を確立することができた。例えば100 テスラ程度の種磁場を印加した円筒ターゲットの表面に 相対論的強度レーザーを照射すると,円筒内面から噴出したプラズマが円環流となり,円筒中心部でメガテスラ級の磁場が生成される.今回,大阪大学レーザー科学研究所のペタワット・レー ザーである LFEX を二つのスネール・ターゲットに照射することで,本シミュレーション結果を実現するために必要な,200 T を越える空間的に一様な種磁場の生成に成功した.スネールターゲットとは,帯状の金属箔を円筒状に曲げたターゲットである.スネール・ターゲットの一部に高強度レーザーを集光照射すると,レーザーとプラズマの相互作用によって高エネルギーの電子 が加速され,スネール・ターゲットの外に飛び出し,スネール・ターゲットの中で電荷分布の偏り が生じる.電荷分布の偏りが電流を駆動し,スネール・ターゲットの表面に沿って円筒形で1メガアンペア相当の電流が流れる.この電流が磁場が,スネール・ターゲットの内部に磁場を生じ させる.図はレーザー照射前後でのダブル・スネール・ターゲットと円筒ターゲットのプロトン・ラジオグラフィの像である.ショット後に現れるリング状のパターンが磁場強度を表しており,二つのスネール・ターゲットの中央部で 200 テスラを越える磁場が得られることが確認できた.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] UCSD(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      UCSD
  • [国際共同研究] UPM(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      UPM
  • [国際共同研究] ELI(チェコ)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      ELI
  • [雑誌論文] 100-kT magnetic field generation using paisley targets by femtosecond laser?plasma interactions2022

    • 著者名/発表者名
      Zosa M.-A. H.、Gu Y. J.、Murakami M.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 120 ページ: 132403~132403

    • DOI

      10.1063/5.0081115

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Laser scaling for generation of megatesla magnetic fields by microtube implosions2021

    • 著者名/発表者名
      Shokov D.、Murakami M.、Honrubia J.J.
    • 雑誌名

      High Power Laser Science and Engineering

      巻: 9 ページ: 1~17

    • DOI

      10.1017/hpl.2021.46

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetic field amplification driven by the gyro motion of charged particles2021

    • 著者名/発表者名
      Gu Yan-Jun、Murakami Masakatsu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 1~12

    • DOI

      10.1038/s41598-021-02944-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 100-kT magnetic field generation using paisley targets by femtosecond laser plasma interactions2022

    • 著者名/発表者名
      M-A.H.Zosa
    • 学会等名
      OPIC2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Laser scaling for generation of megatesla magnetic fields2021

    • 著者名/発表者名
      M. Murakami
    • 学会等名
      HPLSE2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Generation of megatesla magnetic fields by microtube implosion2021

    • 著者名/発表者名
      M. Murakami
    • 学会等名
      NLWP2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Quest for ultrahigh field generation

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=eL4w1uGRk4U

  • [備考] プラズマ・流体物理学(TLP)グループ紹介動画

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=2mlavyy7V2I&t=138s

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公開日: 2022-12-28  

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