無衝突ワイベル衝撃波による粒子加速に関する研究

申請者はX線自由電子レーザー(XFEL)を用いたプラズマ密度計測実験とElectro-Optic(EO)サンプリングによる超高速電場計測実験を実施した。前者に関しては、理化学研究所のXFEL（パルス幅<10 fs）と併設する高強度短パルス(HI)レーザー（レーザー強度10^18W/cm^2）を用いたポンプ・プローブ実験を行った。HIレーザーを固体に照射し生成されたプラズマに対して、X線小角散乱法を用いることでサブピコ秒、サブナノメートルスケールの三次元的プラズマ膨張の時間発展を計測することに成功した。後者に関しては、相対論的電子ビーム（エネルギー35MeV、パルス幅1ピコ秒）周りに生成される特徴的な電場時空間分布（進行方向への空間的収縮）をEOサンプリングによって計測した。特殊相対性理論が理論的に確立されて以来100年以上を経て、電磁場のローレンツ収縮を直接的に実証した。申請者は、上記の研究に対して中心的な役割を担い、実験計画の立案、実験実施、実験解析を行った。申請者は研究成果を国内外の学会で発表を行い優秀賞を多数受賞しており、研究内容が高く評価されている。EOサンプリング実験で得られた一部の成果は既に論文化されている(M. Ota et al. APEX 14, 026503 (2021), M. Ota et al. Proc. SPIE 11906 IRMMW (2021))。当初の最終研究目的である「レーザープラズマ実験によるWeibel衝撃波の実証」に向けた計測器開発（XFELを用いたX線小角散乱法、EOサンプリング）は達成し、目標とする実験の見通しが立った。

申請者はX線自由電子レーザー(XFEL)を用いたプラズマ密度計測実験とElectro-Optic(EO)サンプリングによる超高速電場計測実験を実施した。前者に関しては、理化学研究所のXFEL（パルス幅<10 fs）と併設する高強度短パルス(HI)レーザー（レーザー強度10^18W/cm^2）を用いたポンプ・プローブ実験を行った。HIレーザーを固体に照射し生成されたプラズマに対して、X線小角散乱法を用いることでサブピコ秒、サブナノメートルスケールの三次元的プラズマ膨張の時間発展を計測することに成功した。後者に関しては、相対論的電子ビーム（エネルギー35MeV、パルス幅1ピコ秒）周りに生成される特徴的な電場時空間分布（進行方向への空間的収縮）をEOサンプリングによって計測した。特殊相対性理論が理論的に確立されて以来100年以上を経て、電磁場のローレンツ収縮を直接的に実証した。申請者は、上記の研究に対して中心的な役割を担い、実験計画の立案、実験実施、実験解析を行った。申請者は研究成果を国内外の学会で発表を行い優秀賞を多数受賞しており、研究内容が高く評価されている。EOサンプリング実験で得られた一部の成果は既に論文化されている(M. Ota et al. APEX 14, 026503 (2021), M. Ota et al. Proc. SPIE 11906 IRMMW (2021))。当初の最終研究目的である「レーザープラズマ実験によるWeibel衝撃波の実証」に向けた計測器開発（XFELを用いたX線小角散乱法、EOサンプリング）は達成し、目標とする実験の見通しが立った。