Macroscopic structures governed by electron dynamics in non-equilibrium plasmas

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。

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。