Study of mesoscale high energy density plasmas driven by petawatt laser light

拍瓦激光驱动的中尺度高能量密度等离子体研究

• 批准号: 20H00140
• 负责人: 千徳 靖彦
• 金额: $ 29.04万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00140/
• 关键词: 高エネルギー密度科学; ペタワットレーザー; プラズマ物理; プラズマシミュレーション; メゾスケールプラズマ; 高強度レーザー; メゾスケール物理; プラズマ粒子シミュレーション; レーザーイオン加速; 実験室宇宙物理学; 実験室宇宙物理; メゾスケールプラズマ物理

ペタワットレーザーは、物質をピコ秒という時間スケールで、太陽コア付近と同等な状態まで加熱できる可能性を持つ光である。ペタワットレーザーの加熱は、強い非線形性を持つ吸収過程と、急峻な圧力勾配を伴う高密度プラズマ中でのエネルギー輸送過程の両者が複雑に絡み合う現象であり、運動論的領域と流体的領 域の間のメゾスケール現象と捉えることができる。本研究は、パルス幅ピコ秒のkJ級レーザー(LFEX)とパルス幅フェムト秒の超高強度レーザー(J-Karen-P)の二つの異なる特性を持つペタワットレーザーを使ってメゾスケールの非平衡高エネルギー密度プラズマ物理学を開拓する。本年度はピコ秒レーザーLFEXの加熱計測に必要なモノクロX線計測カメラを導入し加熱実験を行った。また、J-Karen-Pレーザーの実験では加熱した固体ターゲットから輻射されるX線を計測するための計測装置を導入し実験を実施した。理論・シミュレーション研究では、強磁場下における円偏光波ホイッスラー波によるプラズマの超高速加熱過程の解明及び、LFEXのような大スポットを持つ相対論的高強度レーザーによる薄膜ターゲットの加熱過程を解明し論文として発表した。また、加熱中の電子分布構造の時間発展に関する理論を構築した。多次元プラズマ粒子シミュレーションのデータ解明を進めた。大スポットの相対論的レー ザープラズマ相互作用の研究は、米国リバモア国立研究所の理論・実験グループとの共同研究として行い、世界最大エネルギーを持つレーザーシステムを使った実験提案を行い、実験が採択されている。来年度は実験データの解析を進める予定である。今年度の成果は、宇宙における高温プラズマ形成の謎や高エネルギー粒子加速機構の解明、また、効率的レーザーイオン加速の実現に貢献するものである。

The sun is close to the sun, the heat is likely to last, the light is likely to last. The heating of the fluid, the strong non-linearity of the fluid, the absorption process, the rapid pressure matching, the high density of the fluid, the transport process, the complex phenomenon, the kinetic field, the domain of the fluid, the phenomenon of the fluid. This study is aimed at exploring the physics of non-equilibrium high energy density in order to determine the different characteristics of LFEX, J-Karen-P and LFEX. This year, the heating measurement of LFEX is necessary. J-Karen-P-R-R The theoretical study on the ultra-high speed heating process of polarized light wave in high magnetic field and the corresponding high intensity heating process of thin film in high magnetic field are presented. The theory of time evolution of electron distribution structure in heating process is constructed. The number of particles in the solution is increasing. A study on the interaction between large and small groups of related theories and the theory and practice of the National Research Institute of the United States In the coming year, the analysis of the problem will be carried out. This year's achievements contribute to the realization of high temperature particle acceleration mechanisms in the universe.

项目成果

超高強度レーザーによる臨界密度プラズマの自己組織化で発現する陽電子生成および陽電子加速機構

超高强度激光临界密度等离子体自组织表现的正电子产生和正电子加速机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 西浦直人;金子邦彦;大久保毅;T. Shimaya;吉川厚（監修）;杉本馨
• 通讯作者: 杉本馨

運動論的レーザー吸収で発生する電子フラックス特性の統計的解析

动态激光吸收产生的电子通量特性统计分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Rikizo Yano;Andrei Kudriashov;Hishiro T. Hirose;Taiki Tsuda;Hiromi Kashiwaya;Takao Sasagawa, Alexander A. Golubov;Vasily S. Stolyarov;Satoshi Kashiwaya;高木悠司
• 通讯作者: 高木悠司

高強度レーザーと薄膜の相互作用における効率的な閉じ込め機構による高エネルギー密度状態の形成

通过高强度激光和薄膜相互作用中的有效限制机制形成高能量密度态

• 发表时间: 2020
• 作者: Sakai H.;Tokunaga Y.;Kambe S.;Zhu J.-X.;Ronning F.;Thompson J. D.;Ramakrishna S. K.;Reyes A. P.;Suzuki K.;Oshima Y.;Yokoyama M.;大久保毅;千徳靖彦
• 通讯作者: 千徳靖彦

高強度レーザープラズマ相互作用における自己組織化に伴う陽電子生成・加速機構

高强度激光-等离子体相互作用中与自组织相关的正电子产生和加速机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 西川宜彦;池田昌司;Ludovic Berthier;金子邦彦;高村 祐仁，白井 直機， 佐々木 浩一;千徳靖彦
• 通讯作者: 千徳靖彦

Lateral confinement of fast electrons and its impact on laser ion acceleration

• DOI: 10.1103/physrevresearch.3.023193
• 发表时间: 2021-06-09
• 期刊: PHYSICAL REVIEW RESEARCH
• 影响因子: 4.2
• 作者: Iwata, N.;Kemp, A. J.;Sentoku, Y.
• 通讯作者: Sentoku, Y.