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2014 Fiscal Year Annual Research Report

大型レーザーを用いた無衝突衝撃波の生成

Research Project

Project/Area Number 24340141
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

坂和 洋一  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 准教授 (70242881)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 米田 仁紀  電気通信大学, 学内共同利用施設等, 教授 (00210790)
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)
森高 外征雄  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 研究員 (20554372)
富田 健太郎  九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (70452729)
森田 太智  九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (30726401)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords無衝突衝撃波 / 大型レーザー / ワイベル不安定性 / 強磁場実験 / 協同トムソン散乱
Outline of Annual Research Achievements

世界の大型レーザーを用いて、高速対向プラズマ流の相互作用により、無磁場中の無衝突静電衝撃波、外部磁場中の無衝突静電衝撃波、および ワイベル不安定性によって生成される磁場中の無衝突ワイベル衝撃波、の異なる条件における無衝突衝撃波生成を生成し、衝撃波の上流・下流における衝撃波パラメータ計測と電場・磁場計測を行うことによって、無衝突衝撃波生成の物理機構を総合的に研究することを目的としている。
激光XII号HIPERレーザーを用いた実験では、CH, C, Al, Cu製の平行平板型double-planeターゲットを用いて高速対向流プラズマを生成し、協同トムソン散乱イオン項計測を行い、対向流プラズマおよび衝撃波の上流・下流の電子・イオン温度、流速、プラズマ密度を計測し、時間発展を調べるとともにターゲット材質依存性を計測した。
強磁場印可実験では窒素、ヘリウム、水素ガスを約5 Torr封入し、厚さ 数10-数100 μmの固体ターゲット(CH, Al)をレーザーで照射し、生成されたアブレーションプラズマや裏面プラズマからの輻射によって雰囲気ガスがプラズマ化され、この雰囲気ガスプラズマとターゲットからのプラズマの2流体相互作用によって衝撃波が生成される。雰囲気ガスに対するプラズマ流速と衝撃波構造に対する依存性を明らかにした。
OMEGAレーザー(米国)実験ではD-3He核融合によって生成されたプロトンを用いてプロトンバックライト計測を行い、これまでに観測されていたビアマンバッテリー効果による磁場生成に加えて、ワイベル不安定性に起因するフィラメント状の磁場が観測された。CD製ターゲットを用いたNIFレーザー(米国)実験では、衝撃波によって加熱された2枚のターゲット中央の高温プラズマからDD核融合生成プロトン・中性子および強いX線発光が観測された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (27 results)

All 2015 2014

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results) Presentation (21 results) (of which Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Formation and propagation of laser-driven plasma jets in an ambient medium studied with X-ray radiography and optical diagnostics2015

    • Author(s)
      A. Diziere, A. Pelka, A. Ravasio, B. Loupias, E. Falize, Y. Kuramitsu, Y. Sakawa, T. Morita, S. Pikuz, R. Yurchak, and M. Koenig
    • Journal Title

      Physics of Plasmas

      Volume: 22 Pages: 012702-1-6

    • DOI

      10.1063/1.4905525

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Observation of magnetic field generation via the Weibel instability in interpenetrating plasma flows2015

    • Author(s)
      C. M. Huntington, F. Fiuza, J. S. Ross, A. B. Zylstra, R. P. Drake, D. H. Froula, G. Gregori, N. L. Kugland, C. C. Kuranz, M. C. Levy, C. K. Li, J. Meinecke, T. Morita, R. Petrasso, C. Plechaty, B. A. Remington , D. D. Ryutov, Y. Sakawa, A. Spitkovsky, H. Takabe, H.-S. Park
    • Journal Title

      Nature Physics

      Volume: 11 Pages: 173-176

    • DOI

      10.1038/nphys3178

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Modeling the interaction of solar wind with a dipole magnetic field with Shenguang II intense lasers2015

    • Author(s)
      K Zhang, JY Zhong, JQ Wang, XX Pei, HG Wei, DW Yuan, ZW Yang, C Wang, F Li, B Han, CL Yin, GQ Liao, Y Fang, S Yang, XH Yuan, Y Sakawa, T Morita, ZR Cao, SE Jiang, YK Ding, Y Kuramitsu, GY Liang, FL Wang, YT Li, JQ Zhu, J Zhang, G Zhao
    • Journal Title

      High Energy Density Physics

      Volume: 16 Pages: 11.001

    • DOI

      10.1016/j.hedp.2014.11.001

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Numerical Analysis of Hydrodynamic Instability in Magnetized Laser Ablation Flow2015

    • Author(s)
      Naofumi Ohnishi, Ayako Ishii, Yasuhiro Kuramitsu, Taichi Morita, Youichi Sakawa, Hideaki Takabe
    • Journal Title

      High Energy Density Physics

      Volume: 16 Pages: 11.006-1-6

    • DOI

      10.1016/j.hedp.2014.11.006

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Relativistic plasma astrophysics with intense lasers2015

    • Author(s)
      Yasuhiro Kuramitsu, Hsu-Hsin Chu, Lin-Ni Hau, Shih-Hung Chen, Yao-Li Liu, Chia-Ying Hsieh, Youichi Sakawa, Takabe Hideaki, Jyhpyng Wang
    • Journal Title

      High Energy Density Physics

      Volume: 16 Pages: 11.005-1-5

    • DOI

      10.1016/j.hedp.2014.11.005

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Turbulent amplification of magnetic fields in laboratory laser-produced shock waves2014

    • Author(s)
      J. Meinecke, et al, Y. Sakawa, et al
    • Journal Title

      Nature Physics

      Volume: 10 Pages: 520-524

    • DOI

      10.1038/nphys2978

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 大型レーザーを用いた無衝突ワイベル衝撃波の生成2015

    • Author(s)
      坂和洋一、他
    • Organizer
      日本物理学会第70会年回
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] 大型レーザーによって生成された無衝突衝撃波の協同トムソン散乱計測2015

    • Author(s)
      原由希子、坂和洋一、他
    • Organizer
      日本物理学会第70会年回
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] 無衝突衝撃波における磁場乱流の生成ープロトンバックライト計測と乱流スペクトルー2015

    • Author(s)
      和田垣智也、森高外征雄、坂和洋一、高部英明
    • Organizer
      日本物理学会第70会年回
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] レーザープラズマにおける無衝突衝撃波の生成条件の解明2015

    • Author(s)
      長谷川直毅、坂上仁志、坂和洋一
    • Organizer
      日本物理学会第70会年回
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] 大型レーザーを用いたワイベル不安定性の励起と無衝突衝撃波生成2015

    • Author(s)
      坂和洋一、他
    • Organizer
      「波動粒子相互作用による粒子加速・輸送及び乱流」研究会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2015-03-05 – 2015-03-06
  • [Presentation] 大型レーザーを用いた宇宙物理研究:無衝突ワイベル衝撃波生成実験2015

    • Author(s)
      坂和洋一、他
    • Organizer
      宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
    • Place of Presentation
      JAXA相模原キャンパス
    • Year and Date
      2015-02-23 – 2015-02-24
    • Invited
  • [Presentation] Weibel instability mediated collisionless shock experiments using large-scale laser system2015

    • Author(s)
      Y. Sakawa, et al
    • Organizer
      ASHULA Workshop 2015
    • Place of Presentation
      The Dukes Retreat, Lonavala, Maharashtra India
    • Year and Date
      2015-01-20 – 2015-01-21
    • Invited
  • [Presentation] 大型レーザーを用いた実験室宇宙物理研究:無衝突ワイベル衝撃波の生成2015

    • Author(s)
      坂和洋一、他
    • Organizer
      レーザー学会35回年会
    • Place of Presentation
      東海大学高輪キャンパス
    • Year and Date
      2015-01-11 – 2015-01-12
    • Invited
  • [Presentation] Collisionless shock experiments using large-scale laser systems2014

    • Author(s)
      Y. Sakawa, et al
    • Organizer
      Plasma2014
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • Invited
  • [Presentation] Radiative shock experiments on LIL and Gekko2014

    • Author(s)
      M. Koenig, et al, Y. Sakawa, et al
    • Organizer
      56th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physic
    • Place of Presentation
      New Orleans, Louisiana, USA
    • Year and Date
      2014-10-27 – 2014-10-31
  • [Presentation] Weibel instability mediated collisionless shock experiment using NIF2014

    • Author(s)
      Y. Sakawa, et al
    • Organizer
      Taiwan-Japan Workshop 2014 : Laboratory Astrophysics with Ultra Intense Lasers
    • Place of Presentation
      National Central University, Taiwan
    • Year and Date
      2014-10-16 – 2014-10-17
    • Invited
  • [Presentation] Collisionless shock experiments using large-scale lasers2014

    • Author(s)
      Y. Sakawa, et al
    • Organizer
      HEDLA2014
    • Place of Presentation
      Bordeau, France
    • Year and Date
      2014-05-12 – 2014-05-16
  • [Presentation] The study of magnetic reconnection with Shenguang II lasers2014

    • Author(s)
      Jiayong ZHONG, et al, Y. Sakawa, et al
    • Organizer
      HEDLA2014
    • Place of Presentation
      Bordeau, France
    • Year and Date
      2014-05-12 – 2014-05-16
  • [Presentation] Numerical Analysis of Hydrodynamic Instability in Magnetized Laser Ablation Flow2014

    • Author(s)
      Naofumi ONISHI, Ayako Ishii, Yasuhiro Kuramitsu, Taichi Morita, Youichi Sakawa, Hideaki Takabe
    • Organizer
      HEDLA2014
    • Place of Presentation
      Bordeau, France
    • Year and Date
      2014-05-12 – 2014-05-16
  • [Presentation] Experimental study on jet formation and propagation by use of Gekko-XII laser system2014

    • Author(s)
      Taichi MORITA, Y. Sakawa, et al
    • Organizer
      HEDLA2014
    • Place of Presentation
      Bordeau, France
    • Year and Date
      2014-05-12 – 2014-05-16
  • [Presentation] Magnetic field amplification of interpenetrating jets relevant to astrophysical Herbig- Haro objects2014

    • Author(s)
      Jena MEINECKE, et al, Y, Sakawa, et al
    • Organizer
      HEDLA2014
    • Place of Presentation
      Bordeau, France
    • Year and Date
      2014-05-12 – 2014-05-16
  • [Presentation] Simulations of HED laboratory astrophysics experiments of accretion shocks in polars2014

    • Author(s)
      R. YURCHAK, et al, Y. Sakawa, et al
    • Organizer
      HEDLA2014
    • Place of Presentation
      Bordeau, France
    • Year and Date
      2014-05-12 – 2014-05-16
  • [Presentation] Laboratory investigations of magnetic wave structures emitted ahead of parallel shocks2014

    • Author(s)
      Rob CROWSTON, et al, Y. Sakawa, et al
    • Organizer
      HEDLA2014
    • Place of Presentation
      Bordeau, France
    • Year and Date
      2014-05-12 – 2014-05-16
  • [Presentation] 大型レーザーを用いた無衝突ワイベル衝撃波の生成2014

    • Author(s)
      坂和洋一、他
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2014年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2014-04-28 – 2014-05-02
  • [Presentation] 激光XII号レーザー実験を用いた無衝突衝撃波の実験的研究2014

    • Author(s)
      森田太智、坂和洋一、他
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2014年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2014-04-28 – 2014-05-02
  • [Presentation] レーザー実験を用いた無衝突衝撃波研究の現状と課題2014

    • Author(s)
      松清修一、坂和洋一、他
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2014年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2014-04-28 – 2014-05-02

URL: 

Published: 2016-06-01  

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