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2017 年度 実績報告書

界面不安定性による磁化プラズマの乱流混合過程の解明とその実験的検証

研究課題

研究課題/領域番号 26287147
研究機関大阪大学

研究代表者

佐野 孝好  大阪大学, レーザー科学研究所, 助教 (80362606)

研究分担者 森田 太智  九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (30726401)
西原 功修  大阪大学, レーザー科学研究所, 名誉教授 (40107131)
坂和 洋一  大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (70242881)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードレーザー宇宙物理 / 磁気流体不安定 / レーザー実験
研究実績の概要

本研究は磁化プラズマ中での界面不安定を数値シミュレーション及びレーザー宇宙物理実験を用いて解析した。
理論的には、磁気流体シミュレーションと界面シートモデルの両方を用いて、リヒトマイヤー・メシュコフ不安定(RMI)における磁場の役割として、磁場増幅と不安定抑制の効果があることを明らかにした。RMIは密度擾乱と衝撃波の相互作用で発生する界面不安定で、時間に対して線形の成長率を持つという特徴がある。また、磁場の効果が、不安定速度とアルヴェン速度の比であるアルヴェン数と呼ばれる無次元量で特徴付けられることを示すことにも成功した。
理論モデルを検証するため、大阪大学の激光レーザーを用いたレーザー宇宙物理実験を実施した。平成26年度以降、「リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性による磁化プラズ
マの乱流混合過程」という題目で、共同利用課題として採択され、実験を行ってきた。平成29年度の実験では、可視光のシャドウグラフ計測で、初期擾乱が不安定成長する様子を捉えることに成功した。擾乱の成長速度はRMIの線形成長速度と良い一致を示していた。さらに、B-dotプローブを用いた磁場計測にも成功し、RMIによって駆動された乱流中で増幅された磁場の信号を捕らえた。初期擾乱の有無によって、計測された磁場強度には明らかな違いが見られ、不安定性の成長が確実に磁場増幅に寄与しているという実験的証拠が得られた。一方、種磁場がない場合にも、磁場の信号が計測される場合があった。これは、乱流運動による自己生成磁場の発生の結果であると考えられる。
今後は、この研究をさらに発展させ、強磁場による不安定成長の抑制に関する実験を進めて行きたいと考えている。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

29年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] LULI/CEA(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      LULI/CEA
  • [雑誌論文] Broadening of cyclotron resonance conditions in the relativistic interaction of an intense laser with overdense plasmas2017

    • 著者名/発表者名
      Sano Takayoshi、Tanaka Yuki、Iwata Natsumi、Hata Masayasu、Mima Kunioki、Murakami Masakatsu、Sentoku Yasuhiko
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 96 ページ: 043209

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.96.043209

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction of a highly radiative shock with a solid obstacle2017

    • 著者名/発表者名
      Koenig M.、Michel Th.、Yurchak R.、Michaut C.、Albertazzi B.、Laffite S.、Falize E.、Van Box Som L.、Sakawa Y.、Sano T.、Hara Y.、Morita T.、Kuramitsu Y.、Barroso P.、Pelka A.、Gregori G.、Kodama R.、Ozaki N.、Lamb D.、Tzeferacos P.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 24 ページ: 082707~082707

    • DOI

      10.1063/1.4996010

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatial and temporal plasma evolutions of magnetic reconnection in laser produced plasmas2017

    • 著者名/発表者名
      Khasanah N.、Peng C.W.、Chen C.H.、Huang T.Y.、Bolouki N.、Moritaka T.、Hara Y.、Shimogawara H.、Sano T.、Sakawa Y.、Sato Y.、Tomita K.、Uchino K.、Matsukiyo S.、Shoji Y.、Tomita S.、Tomiya S.、Yamazaki R.、Koenig M.、Kuramitsu Y.
    • 雑誌名

      High Energy Density Physics

      巻: 23 ページ: 15~19

    • DOI

      10.1016/j.hedp.2017.02.004

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetohydrodynamics of laser-produced high-energy-density plasma in a strong external magnetic field2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Kazuki、Nagatomo Hideo、Zhang Zhe、Nicolai Philippe、Sano Takayoshi、Sakata Shohei、Kojima Sadaoki、Lee Seung Ho、Law King Fai Farley、Arikawa Yasunobu、Sakawa Youichi、Morita Taichi、Kuramitsu Yasuhiro、Fujioka Shinsuke、Azechi Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95 ページ: 053204

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.95.053204

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonlinear Dynamics of Non-uniform Current-Vortex Sheets in Magnetohydrodynamic Flows2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka C.、Nishihara K.、Sano T.
    • 雑誌名

      Journal of Nonlinear Science

      巻: 27 ページ: 531~572

    • DOI

      10.1007/s00332-016-9343-4

    • 査読あり
  • [学会発表] 磁化プラズマ中でのリヒトマイヤー・メシュコフ不安定の非線形成長と磁場増幅2018

    • 著者名/発表者名
      佐野孝好, 西原功修, 松岡千博, J. Gustavo Wouchuk
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
  • [学会発表] Broadening of cyclotron resonance conditions in the relativistic interaction of an intense laser with overdense plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Sano
    • 学会等名
      JIFT Japan-US workshop on Theory and simulation on the high field and high energy density physics
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁気回転不安定と最新の実験室天体プラズマ2017

    • 著者名/発表者名
      佐野孝好
    • 学会等名
      「磁気流体プラズマで探る高エネルギー天体現象」研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザープラズマにおける界面流体不安定とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      佐野孝好
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 招待講演
  • [学会発表] Interfacial magnetohydrodynamic instabilities in laser plasmas2017

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Sano
    • 学会等名
      Turbulent Mixing and Beyond, 6th International Conference 10th Anniversary Program "Non-Equilibrium Transport acress the Scales''
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] レーザー衝撃波を用いた磁化プラズマ中でのリヒトマイヤー・メシュコフ不安定実験2017

    • 著者名/発表者名
      佐野孝好
    • 学会等名
      平成29年度衝撃波シンポジウム

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公開日: 2018-12-17  

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