大規模超高強度レーザー生成電子・陽電子プラズマの科学

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23340177
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 高部 英明 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 教授 (20150352)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 超高強度レーザー / 電子対生成 / 量子電気力学

研究概要

25年度は、レーザー装置の不具合の関係で、米国リバモア研との共同実験は実施できなかった。しかし、シミュレーション・コードの方で大きな進展があった。今までは実験に対応した金などのhigh-Z物質内での様電子の発生のシミュレーションが主であったが、真空中での量子電磁力学の効果をコードに取り込み、米国SLACで行われた電子ビームと超高強度レーザーとの相互作用による様電子の生成について、実験の説明をする事に成功。また、真空中での荷電粒子の輻射減衰に伴うγ線とレーザー光子とのBreit-Wheleer processによる様電子の連鎖的生成が怒る条件を明らかにした。

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

実験の方はトラブルなどで、当初予定していた回数はこなしていないが、物理統合型のシミュレーション・コードの開発が予定以上に進展している。

今後の研究の推進方策

26年度で本事業は終了である。陽電子生成に関する実験については、阪大での実験を可能な限り実施。その成果を、現在、米国リバモア研で制作中のNIF-ARCというさらにエネルギーが大きなレーザーでの実験につなげる。シミュレーション・コードで、超強強レーザーによる対生成シナリオの包括的な最適化を試みる。そして、同時に発生するγ線を利用した医療用の放射性元素製造などへの可能性も探る。

研究成果

• [雑誌論文] Scientific Researches on High Intensity Laser Plasma in Asia-Pacific Region (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 1, 015088 (2014) 巻: 1 ページ: 9 pages
  • DOI: 10.7566/JPSCP.1.015088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Breit-Wheeler process in very short electromagnetic pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: AI Titov, B Kämpfer, H Takabe, A Hosaka
  • 雑誌名: Physical Review A 87 (4), 042106 巻: 87 ページ: 8 pages
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.87.042106
  • 査読あり
• [雑誌論文] New insights into the laser produced electron–positron pairs (2013)
  • 著者名/発表者名: Hui Chen, M Nakai, Y Sentoku, Y Arikawa, H Azechi, S Fujioka, C Keane, S Kojima, W Goldstein, BR Maddox, N Miyanaga, T Morita, T Nagai, H Nishimura, T Ozaki, J Park, Y Sakawa, H Takabe, G Williams, Z Zhang
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 15 ページ: 065010
  • DOI: 10.1088/1367-2630/15/6/065010
  • 査読あり
• [学会発表] 1. Vacuum Breakdown and Pair-Plasma Creations with Ultra-Intense Lasers (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: nternational Conference on Plasma Science and Applications 2013,
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 20131204-20131206
  • 招待講演
• [学会発表] 2. Vacuum Breakdown and Electron-Positron Fireball Production with Intense Lasers; Modeling Gamma-Ray Bursts and Quark Gluon Plasma in the Early Universe (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: The 5th International Workshop on Laboratory Astrophysics, LAW,
  • 発表場所: Weihai, China
  • 年月日: 20130805-20130808
  • 招待講演
• [学会発表] 3. Summary D3 Sessions: High Intensity Laser Plasma Science (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: 12th Asia-Pacific Conference 2013
  • 発表場所: Makuhari Messe, Japan
  • 年月日: 20130710-20130718
  • 招待講演
• [学会発表] Pair Plasma Production from Matter and Vacuum (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takabe
  • 学会等名: Kick-off Meeting of HIBEF at DESY
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 20130603-20130606