レーザー動的圧縮とX線自由電子レーザーの組み合わせによる超高密度ケイ酸塩相の探索

激光动态压缩与X射线自由电子激光相结合探索超致密硅酸盐相

• 批准号: 19H04396
• 负责人: 佐藤 友子
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H04396/
• 关键词: レーザー誘起動的圧縮実験; レーザー衝撃圧縮; レーザー誘起衝撃圧縮; 衝撃ユゴニオ温度; X線回折; X線自由電子レーザー; 高圧試料合成; High pressure; Shock compression; XFEL; Silicate

本研究の目的は、TPa（一千万気圧）領域におけるケイ酸塩の超高密度相の探索を、パワーレーザーによる動的圧縮とX線自由電子レーザーのパルスX線の組み合わせにより実現することにある。高圧実験技術の進展により、360GPa・数千Kという地球中心の温度圧力条件は（容易ではないが）再現できるようになったが、海王星・天王星といった巨大氷惑星、さらには木星・土星のような巨大ガス惑星の中心核の温度圧力条件の実現は未だ困難が多い。また、最近の系外惑星探査の進展により、多くの恒星が惑星系を持ち、スーパーアース（巨大岩石型惑星）やホットジュピター（小型ガス型惑星）と呼ばれる、太陽系には見られないような“異常な”惑星が、むしろ普遍的に存在することが明らかになりつつある。このような系外・巨大岩石型惑星のマントル部や、天王星などの巨大氷惑星の核はTPa・数千K領域の温度圧力にあると推測されるが、その条件の再現は技術的困難から容易ではないために、これら巨大惑星内部を構成する物質の物理・化学的性質について既に明らかになっていることは極めて少ない。本研究は、特にケイ酸塩の巨大惑星内部における物性を明らかにすることを目指すものである。昨年度に引き続き、高密度相ケイ酸塩多結晶体を大型プレスにより合成して出発物質として用いて、大阪大学レーザー研究所の激光XII号およびにX線自由電子レーザーSACLAにおいてレーザー衝撃圧縮実験を実施した。激光XII号においては減衰衝撃圧縮下における輻射強度の時間分解測定から、衝撃ユゴニオ温度を決定し、MgSiO3組成のサブTPaにおける融解温度を推定した。また、X線自由電子レーザーSACLAの高輝度パルスX線を用いた衝撃圧縮下その場X線回折測定によるケイ酸塩の相転移の探索を試みた。

The purpose of this study is to explore the ultra-high density phase of TPa (10 million gas), and to explore the dynamic compression of X-ray free electrons and the combination of X-ray. The temperature and pressure conditions at the center of the earth are easy to reproduce, Neptune, Uranus, Jupiter, Saturn, Saturn, Jupiter, Saturn, Saturn, Recent advances in the exploration of extraterrestrial stars include the existence of multiple stars in the solar system, the existence of "anomalous" stars, and the existence of "common" stars. The temperature and pressure of the core of the giant rock type star TPa thousands of K are estimated to be difficult to reproduce technically, and the physical and chemical properties of the material inside the giant rock type star are easy to predict. In this study, the internal properties of the giant star were studied. Last year, the X-ray free electron spectroscopy (SACLA) was carried out at the Laser Institute of Osaka University. Time decomposition measurement of radiation intensity, determination of shock temperature, estimation of melting temperature of MgSiO3 composition, attenuation of shock pressure and attenuation of laser beam High brightness of SACLA, X-ray free electron spectroscopy, field X-ray reflection measurement, and phase shift of SACLA

项目成果

ハイパワーレーザーとXFELを用いた惑星構成物質圧縮挙動の探索

利用高功率激光和 XFEL 探索行星构成材料的压缩行为

• 发表时间: 2019
• 作者: 山本あかね，佐藤友子;船守展正;若林大佑;浦川啓;服部高典;桂井 麻里衣;佐藤友子
• 通讯作者: 佐藤友子

北京高圧科学研究中心(中国)

北京高压科学研究中心（中国）

X-ray and Neutron Study on the Structure of Hydrous SiO2 Glass up to 10 GPa

10 GPa 水合 SiO2 玻璃结构的 X 射线和中子研究

• DOI: 10.3390/min10010084
• 发表时间: 2020
• 期刊: Minerals
• 影响因子: 2.5
• 作者: Urakawa Satoru;Inoue Toru;Hattori Takanori;Sano-Furukawa Asami;Kohara Shinji;Wakabayashi Daisuke;Sato Tomoko;Funamori Nobumasa;Funakoshi Ken-ichi
• 通讯作者: Funakoshi Ken-ichi

AgInS2ナノ粒子の高圧下発光特性と構造

AgInS2纳米粒子的高压发光特性及结构

• 发表时间: 2019
• 作者: 佐藤 翔;設楽 成実;矢野 正隆;北村 由美;大野 圭太,仲条 一輝,林 純一,葛谷 俊博,関根ちひろ,武田 圭生,濱中泰,若林大佑,佐藤友子,船守展正
• 通讯作者: 大野 圭太,仲条 一輝,林 純一,葛谷 俊博,関根ちひろ,武田 圭生,濱中泰,若林大佑,佐藤友子,船守展正

XFELを用いた衝撃誘起ナノ多結晶化プロセスの直接観察

使用 XFEL 直接观察冲击诱导的纳米多晶过程

• 发表时间: 2019
• 作者: 小林和央;風間一洋;吉田光男;大向一輝;佐藤翔;桂井麻里衣;丹下 慶範,西原 遊,瀬戸 雄介,尾崎 典雅,宮西 宏併,佐藤友子,奥地拓生,関根利守,西内俊毅,犬伏雄一;瀬戸雄介,佐藤 友子,奥地 拓生,丹下 慶範,尾崎 典雅;佐藤 翔;尾崎 典雅,丹下 慶範,中島 彰吾,ALBERTAZZ Bruno,FAENOV Anatloy,HARTLEY Nicholas,犬伏雄一,片桐 健登,KOENIG Michel,松岡 健之,松山 智至,宮西 宏併,奥地 拓生,PIKUZ Tatiana,坂田 修身,佐藤 友子,関根 利守,瀬戸 雄介,田中和夫,冨樫格,矢橋牧名,藪内俊毅,山内和人,兒玉了祐
• 通讯作者: 尾崎 典雅,丹下 慶範,中島 彰吾,ALBERTAZZ Bruno,FAENOV Anatloy,HARTLEY Nicholas,犬伏雄一,片桐 健登,KOENIG Michel,松岡 健之,松山 智至,宮西 宏併,奥地 拓生,PIKUZ Tatiana,坂田 修身,佐藤 友子,関根 利守,瀬戸 雄介,田中和夫,冨樫格,矢橋牧名,藪内俊毅,山内和人,兒玉了祐