Macroscopic structures governed by electron dynamics in non-equilibrium plasmas

非平衡等离子体中电子动力学控制的宏观结构

• 批准号: 22H01195
• 负责人: 蔵満 康浩
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01195/
• 关键词: 磁気リコネクション; レーザーイオン加速; トムソン散乱; 電磁場計測; 不安定性; レーザー; プラズマ; イオンラジオグラフ; イオン加速

磁場やプラズマのエネルギーの変換器として様々な現象で本質的な役割を担う無衝突衝撃波や磁気リコネクションは、宇宙空間や実験室プラズマ中に普遍的に存在する磁気流体(MHD)的なマクロな現象である。その構造はMHD的に理解できるが、衝撃波の遷移層での散逸やリコネクションのトリガー機構、さらに非熱粒子の加速については、ミクロな物理が支配していると考えられている。本研究では、特に電子ダイナミクスに 着目し、非平衡プラズマ中のマクロ構造を支配するミクロな物理を、パワーレーザーを用いて実験的に研究する。2022年度は、リコネクションに伴うプラズマの局所計測に関する論文をSpringer Nature社の国際誌、Scientific Reportsに発表し、プレスリリースをおこなった。また、リコネクションや無衝突衝撃波等の高エネルギー現象では、プラズマが非平衡、非定常、非線形であることがほとんどである。これは宇宙、実験室に関わらずプラズマに普遍的な性質であるが、レーザープラズマの局所計測に用いられるトムソン散乱では、平衡、定常、線形という仮定があった。リコネクションや無衝突衝撃波の近傍でしばしば観測される自由エネルギーがある系、例えば二流体系における不安定なプラズマについて、トムソン散乱の理論と数値シミュレーションにより研究し、プラズマの専門誌に発表した。この他、高エネルギー粒子計測器開発等複数本の学術論文と内外の会議での成果発表をおこなった。2022年度の実験は、阪大レーザー研のパワーレーザーGXIIレーザーを用いプラズマを生成し、磁場構造計測のためのイオンビームを高強度レーザーLFEXを用いて生成し、レーザープラズマ中の電磁場のイオンラジオグラフ計測を行った。現在結果を解析中であるが、細かい電磁場構造の計測に成功しており、これもインパクトの高い成果として発表予定である。

Magnetic field や プ ラ ズ マ の エ ネ ル ギ ー の - changer と し て others 々 な phenomenon で な "を cut bear the nature of う conflict-free blunt shock wave や magnetic 気 リ コ ネ ク シ ョ ン は や, space be 験 chamber プ ラ ズ マ に common に exist す る magnetic 気 fluid (MHD) な マ ク ロ な phenomenon で あ る. そ の tectonic は MHD に understand で き る が, strong shock wave の migration layer で の dissipative や リ コ ネ ク シ ョ ン の ト リ ガ ー institutions, さ ら に の athermal particles accelerate に つ い て は, ミ ク ロ な physical が dominate し て い る と exam え ら れ て い る. This study で は, に electronic ダ イ ナ ミ ク ス に mesh し, non-equilibrium プ ラ ズ マ in の マ ク ロ tectonic を dominate す る ミ ク ロ な physical を, パ ワ ー レ ー ザ ー を with い て be 験 に research す る. 2022 annual は, リ コ ネ ク シ ョ ン に with う プ ラ ズ マ の bureau measuring に masato す る paper を Springer Nature club の international volunteers, Scientific Reports に 発 table し, プ レ ス リ リ ー ス を お こ な っ た. ま た, リ コ ネ ク シ ョ ン や conflict-free blunt shock wave and other high の エ ネ ル ギ ー phenomenon で は, プ ラ ズ マ が non-equilibrium, unsteady and nonlinear で あ る こ と が ほ と ん ど で あ る. こ れ は universe, be 験 chamber に masato わ ら ず プ ラ ズ マ に な properties of common で あ る が, レ ー ザ ー プ ラ ズ マ の bureau measuring に with い ら れ る ト ム ソ ン scattered で は, balance, constant, linear と い う 仮 set が あ っ た. リ コ ネ ク シ ョ ン や conflict-free blunt shock wave の nearly alongside で し ば し ば 観 measuring さ れ る free エ ネ ル ギ ー が あ る, example え ば second-rate system に お け る unrest な プ ラ ズ マ に つ い て, ト ム ソ ン scattered と の theory the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り research し, プ ラ ズ マ の 専 door tzu に 発 table し た. He, gao エネ ギ ギ the development of the particle detector, and others have published multiple <s:1> academic papers と domestic and international <s:1> conference results で をお をお なった なった なった. 2022 annual の be 験 は, e. レ ー ザ ー research の パ ワ ー レ ー ザ ー GXII レ ー ザ ー を with い プ ラ ズ マ を generated し, magnetic field structure measuring の た め の イ オ ン ビ ー ム を high-strength レ ー ザ ー LFEX を with い て generated し, レ ー ザ ー プ ラ ズ マ の electromagnetic field in の イ オ ン ラ ジ オ グ ラ フ measuring line を っ た. Now as a result, を analytic で あ る が, fine か い electromagnetic field structure の measuring に successful し て お り, こ れ も イ ン パ ク ト の high い results と し て 発 table to set で あ る.

项目成果

High-power laser experiment on developing supercritical shock propagating in homogeneously magnetized plasma of ambient gas origin

环境气体均匀磁化等离子体中超临界激波传播的高功率激光实验

• DOI: 10.1103/physreve.106.025205
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review E
• 影响因子: 2.4
• 作者: S. Matsukiyo,R. Yamazaki T. Morita K. Tomita,Y. Kuramitsu ,T. Sano S. J. Tanaka ,T. Takezaki,Y. Horie;S. Sei K. Sugiyama;K. AiharaS. Kambayashi,M. Ota,S. Egashira,T. Izumi,T. Minami,Y. Nakagawa;K. Sakai,M. Iwamoto,N. Ozaki Y. Sakawa他
• 通讯作者: K. Sakai,M. Iwamoto,N. Ozaki Y. Sakawa他

A Coupling Simulation Integrating Molecular Dynamics and Particle-in-Cell Methods for Accurate Intense Laser-Target Simulations

结合分子动力学和细胞内粒子方法的耦合模拟，可实现精确的强激光目标模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: Harihara Sudhan Kumar;Masayuki Takahashi;Yasuhiro Kuramitsu;Takumi Minami;Naofumi Ohnishi
• 通讯作者: Naofumi Ohnishi

Measurements of laser-driven ions with fluorescence nuclear track detector using machine learning

使用机器学习通过荧光核径迹探测器测量激光驱动离子

• 发表时间: 2022
• 作者: Harihara Sudhan Kumar;Masayuki Takahashi;Yasuhiro Kuramitsu;Takumi Minami;Naofumi Ohnishi;Y. Kuramitsu;F. Nikaido,Y. Kuramitsu
• 通讯作者: F. Nikaido,Y. Kuramitsu

Multidimensional ion radiography with AI individually recognizing multicomponent n- particles on solid state nuclear track detectors

多维离子射线照相，人工智能在固态核径迹探测器上单独识别多组分 n 粒子

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

Automation of Etch Pit Analyses on Solid-State Nuclear Track Detectors with Machine Learning

利用机器学习对固态核径迹探测器进行蚀坑分析的自动化

• 发表时间: 2022
• 作者: T.Taguchi;T.Hihara;T.Asai;T.Minami;K.Sakai;A.Yogo;Y.Arikawa;W.Y.Woon;S.Kodaira;T.Yamauchi;M.Kanasaki;Y.Fukuda;Y.Kuramitsu
• 通讯作者: Y.Kuramitsu