無衝突ワイベル衝撃波による粒子加速に関する研究

无碰撞Weibel激波粒子加速研究

• 批准号: 19J20765
• 负责人: 太田 雅人
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20765/
• 关键词: 相対性理論; レーザープラズマ; テラヘルツ; 宇宙物理学; 非線形光学; X線自由電子レーザー; 宇宙線; 無衝突衝撃波; E-Oサンプル; X線自由電レーザー

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。

Application of X-ray free electron spectroscopy (XFEL) for ultra-high speed electric field measurement The former is related to the XFEL of the Institute of Physical and Chemical Sciences (amplitude <10 fs) and the use of high-intensity short-term (HI) light (intensity 10^18 W/cm^2). The measurement of the time development of the three-dimensional expansion of the X-ray small angle scattering method was successful. The latter is related to the measurement of the time-space distribution of the characteristic electric field generated by the electron emission (35MeV, 1 sec). The theory of special relativity has been established for more than 100 years, and the theory of electromagnetic field has been proved directly. The applicant is responsible for the implementation of the project, the implementation of the project, and the analysis of the project. Applicants are rewarded for their outstanding research achievements and research contents by the Chinese and foreign academic societies. A part of the achievements of EO in the field of culture and culture (M. Ota et al. APEX 14, 026503 (2021), M. Ota et al. Proc. SPIE 11906 IRMMW (2021))。The ultimate goal of this study was to develop a measurement instrument (XFEL) using X-ray small angle scattering method and EO scattering method) to achieve this goal.

项目成果

Ultrafast visualization of an electric field around relativistic electron beams

相对论电子束周围电场的超快可视化

• 发表时间: 2021
• 作者: Rina Takahashi;Koji Kubota;Hajime Ito;Masato Ota et al.
• 通讯作者: Masato Ota et al.

Laboratory Observation of Radiative Shock Deceleration and Application to SN 1987A

辐射冲击减速的实验室观测及其在SN 1987A中的应用

• DOI: 10.3847/1538-4357/ab5956
• 发表时间: 2019
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Michel Th.;Albertazzi B.;Mabey P.;Rigon G.;Lefevre F.;Van Box Som L.;Barroso P.;Egashira S.;Kumar R.;Michaut C.;Ota M.;Ozaki N.;Sakawa Y.;Sano T.;Falize E.;Koenig M.
• 通讯作者: Koenig M.

Small Angle X-ray Scattering on Rod Assembly Target at SACLA

SACLA 杆组件靶上的小角度 X 射线散射

• 发表时间: 2020
• 作者: M. Ota;et al;Y. Sakawa
• 通讯作者: Y. Sakawa

Observation of Ultra-High Energy Density State with X-Ray Free Electron Laser SACLA

利用 X 射线自由电子激光 SACLA 观测超高能量密度态

• 发表时间: 2019
• 作者: Y. Maeda;et al;Y. Sakawa;et al
• 通讯作者: et al

Lorentz Contraction of an Electric Field around Relativistic Electron Beams

相对论电子束周围电场的洛伦兹收缩

• 发表时间: 2021
• 作者: Masato Ota;Koichi Kan;Soichiro Komada;Yasunobu Arikawa;Valynn Mag-Usara;Verdad Agulto;Youwei Wang;Youichi Sakawa;Tatsunosuke Matsui;Makoto Nakajima
• 通讯作者: Makoto Nakajima