レーザーと磁場の融合による高エネルギー密度プラズマの閉じ込めへの挑戦と応用

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本研究は、集光強度が10＾18-20 W/cm＾2 の高強度レーザーをナノ工学と材料工学の融合技術によって作製したサブマイクロメートルオーダの微細構造を有する物質（構造性ターゲット）に照射することで生成される高エネルギー密度状態のプラズマにおいて、その過程で現出するkTオーダの準定常磁場形成やTV/mオーダの準定常電場形成などの自己組織化機能や構造形成機能を制御することで、これを慣性時間を超えて長時間保持する（閉じ込める）とともに、これによって、中性子を出さない究極の核融合である陽子・ホウ素（P-B）反応の実現など、新しい応用研究を展開することを目的としている。これは、自然界にないnmオーダの人工物質と光との相互作用を制御することにより新機能を創出するメタマテリアル概念に高強度レーザー照射によって生成されるプラズマ機能を取り入れた「非線形領域のメタマテリアル科学」と位置付けられる。この着想に基づいて、これまでの関連理論・シミュレーション研究および実験研究の成果を発展させ、1）構造性ターゲットの作製：高強度レーザー照射時に目的に沿った多様な機能を創出する高エネルギー密度プラズマ生成を可能にする、方向性を有する炭素ナノチューブ（CNT）を含むサブマイクロメートルオーダの微細構造を有する構造性ターゲットの作製技術の向上・獲得に関する研究、2）レーザー照射・計測系の構築：作製した構造性ターゲットに集光強度が10＾17-19 W/cm＾2領域の高強度レーザーを多様な方向から照射可能な自由度の高い実験系と電子エネルギースペクトル（ESM）を中心として生成プラズマの計測系の構築に関する研究、3）レーザー照射実験の実施とデータ解析：上述のターゲットとレーザー照射系を用いた実験の実施と仮説を裏付ける実験データの取得を目指した研究を展開する。