2017 Fiscal Year Annual Research Report
強磁場環境下における超高強度レーザーと高エネルギー密度プラズマとの相互作用の物理
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17J02020
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
畑 昌育 大阪大学, レーザー科学研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | キロテスラ磁場 / 超高強度ピコ秒レーザー / 電磁粒子シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，サブキロテスラから数十キロテスラの磁場印加下における超高強度レーザーと高エネルギー密度プラズマとの相互作用を数psオーダーまで解析し，サブpsオーダーの現象とは異なる振る舞いを示すピコ秒の物理を明らかにする．
当該年度は，数psの超高強度レーザーをターゲットに照射する際に，前面に生成される数キロテスラに及ぶ準静的磁場の生成過程および準静的電磁場と超高強度レーザーとの組み合わせによる高エネルギー電子加速機構を詳細なシミュレーション解析により明らかにした．シミュレーションの結果，数キロテスラの準静的磁場はピコ秒スケールのレーザー照射の後に急激なプラズマ噴出と共に急速に成長して広範囲に分布することがわかった．そして，この広範囲の強力な準静的磁場によって高エネルギー電子が周回運動を行い，超高強度レーザーと相互作用を複数回繰り返すことでより高エネルギーに加速されることがわかった．さらに，この急速な磁場成長を引き起こすプラズマ噴出が起こる時間を理論的に導出し，その表式の妥当性をシミュレーションにより確認した．
この発見は，超高強度レーザーと高エネルギー密度プラズマとの相互作用は，サブpsと数psでは現象が大きく異なることを示しており，従来のフェムト秒レーザーでは起こることのなかった興味深い現象が，超高強度ピコ秒レーザーによって引き起こされることを明確に示したものである．さらに，理論式により現象が切り替わる閾値を見積もることが可能であるため，実験のセットアップにも資するものである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験との兼ね合いから，当初計画とは取り組む課題の順序が変更になったが，全体の計画の1/3は研究が進んでおり，概ね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では，実験との比較のための研究と理論先行の研究とが両方とも含まれている．初年度は実験との兼ね合いから実験に近い課題を優先して取り組んだため，次年度はそれに区切りをつけるとともに，理論先行の研究に移行する予定である．
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