Collisionless shock generation and particle acceleration using power laser

使用功率激光产生无碰撞冲击和粒子加速

• 批准号: 22H00119
• 负责人: 坂和 洋一
• 金额: $ 27.04万
• 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: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00119/
• 关键词: 無衝突衝撃波; レーザー宇宙物理学; パワーレーザー; 粒子加速; 乱流磁場

本研究の目的は、宇宙・天体プラズマと実験室プラズマの専門家の連携により、学際的学術分野であるパワーレーザーを用いた実験室宇宙物理学「レーザー宇宙物理学」 の手法によって、「いかにして無衝突衝撃波が生成され、それによってどのように粒子が加速されているか」という問いを解明するために必要な要素物理を明らかにすることである。この重要な「問い」がこれまで解明されなかった原因の1 つは、天体のリモート観測では分解能が不足しており、衝撃波や乱流磁場の物理量および加速粒子の時間・空間発展を詳細に計測することが困難だからである。本研究では、新規実験手法・計測器・計測手法と、ここ数年間に国内外で新たに開発され共用実験に提供された新しいパワーレーザー群を用いて、「無衝突衝撃波による宇宙線加速機構解明」に重要な役割を果たす「無衝突衝撃波生成」「乱流磁場生成・増幅」「粒子加速」の3つの素過程を明らかにする。そのため、[1] 無衝突磁化衝撃波: 宇宙に普遍的に存在する外部磁場中の磁化衝撃波、[2] 無衝突電磁(ワイベル)衝撃 波: γ線バーストなどの高エネルギー天体に存在すると考えられているワイベル不安定性によって生成された自己生成乱流磁場中の電磁衝撃波、 [3] 無衝突静電衝撃波: 磁場を伴わない静電的な衝撃波、の3つの小課題に細分化して実験を行った。[1]では、 磁化衝撃波の長時間計測において、衝撃波面の不安定化が観測された。[2]では、 焦点距離の短いプラズマ集光ミラーシステムを設計・作成し、レーザー実験に導入した。[3] では、 a_0 ~ 2程度のpsレーザー LFEXを用いて行った無衝突静電衝撃波生成実験のデータ解析を行い、臨界密度程度のプラズマ中ではプロトンのみが無衝突静電衝撃波によって加速されていることを明らかにした。

The purpose of this study is, the universe and the celestial body of the universe, and the academic community The academic field of science and technology is astronomical cosmology physics.の Technique によって、「いかにしてConflict-free impact wave がGeneration され、それによってどのようにParticle がplus Speed ​​されているか》というQuestion いを Explain するためにNecessary element physics を明らかにすることである.このimportantな「askい」がこれまで Explain the reasonされなかったの1つは, celestial body のリモート観measurement では decomposition energy が がしており, impact wave turbulent magnetic field のphysics It is difficult to measure the time and space development of accelerated particles in detail. This research is based on new regulations, methods, measuring instruments, and measuring techniques that have been developed domestically and internationally over the past few years.たに开発されshare実験にprovides された新しいパワーレーザー集团を用いて, "无码"Collision-free shock wave generation", "turbulent magnetic field generation and amplification", "particle acceleration" and "particle acceleration" are the most important elements of the cosmic ray acceleration mechanism.そのため, [1] Conflict-free magnetization impulse wave: The universal magnetization impulse wave existing in the external magnetic field of the universe, [2] Conflict-free electromagnetic (ワイベル) impulse wave: γ line バーストなどの高エネルギーcelestial body existence するとtest えられているワイベルUnstability によってGenerationされたIt generates electromagnetic impulse waves in the turbulent magnetic field by itself, [3] Collision-free electrostatic shock wave: The magnetic field is accompanied by the shock wave of static electricity, and the subdivision of the small subject of 3つのして実験を行った. [1]では, long-term measurement of magnetized shock waves, and unstable shock wave surface measurement. [2] では, いプラズマfocusing light ミラーシステムを design and production し, レーザー実験に imported した. [3] では、 a_0 ~ 2 degree のpsレーザーLFEX is used for conflict-free electrostatic shock wave generation and analysis, and critical density level.ラズマ中ではプロトンのみが无conflict static charge wave によってspeed up されていることを明らかにした.

项目成果

Ultrafast visualization of an electric field under the Lorentz transformation

• DOI: 10.1038/s41567-022-01767-w
• 发表时间: 2022-10
• 期刊: Nature Physics
• 影响因子: 19.6
• 作者: M. Ota;K. Kan;Soichiro Komada;Y. Wang;V. Agulto;V. Mag-usara;Y. Arikawa;M. Asakawa;Y. Sakawa;T. Matsui;M. Nakajima

High-intensity laser driven ion acceleration by collisionless electrostatic shock in a multicomponent-ion plasma

高强度激光驱动多组分离子等离子体中无碰撞静电冲击的离子加速

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Sakawa;et al
• 通讯作者: et al

Ultrafast XFEL measurements of relativistic electron isochoric heating in a solid copper foil

固体铜箔中相对论电子等容加热的超快 XFEL 测量

• 发表时间: 2022
• 作者: H. Sawada; et al;Y. Sakawa;et al
• 通讯作者: et al

Local measurements of laser-driven electron-scale magnetic reconnection

激光驱动电子尺度磁重联的局部测量

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Sakai;et al;Y. Sakawa;et al
• 通讯作者: et al

Spectroscopic observation of a strong magnetic field induced in high-density relativistic plasma

高密度相对论等离子体中感应强磁场的光谱观测

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Pikuz;et al;Y. Sakawa;et al
• 通讯作者: et al