強磁場環境下における超高強度レーザーと高エネルギー密度プラズマとの相互作用の物理

点击翻译按钮获取中文摘要

昨年度の研究成果により，冷たいプラズマモデルの線形理論ではカットオフのないホイッスラー波が，有限のパルス幅しか高密度プラズマ中を伝播できないことが明らかになった．ホイッスラー波の伝播阻害要因としては誘導ブリルアン散乱が考えられ，シミュレーションにおけるイオン位相空間の計測により，ホイッスラー波の伝播阻害の起こる時刻においてイオン音波の強い励起が確認された．そこで，本年度は，イオン音波の成長率のレーザー振幅依存性を電磁粒子シミュレーションにより調べ，誘導ブリルアン散乱の理論予測との比較を行った．その結果，シミュレーション結果は，イオン音波の成長率がレーザー振幅のおよそ2/3乗に比例することがわかり，これは理論予測と一致した．加えて，透過ホイッスラー波のパルス長は，レーザー振幅のおよそ－2/3乗に比例していることがわかり，イオン音波の成長によって透過ホイッスラー波のパルス長が制限されることが透過パルス長のレーザー振幅依存性からも明らかになった．また，透過パルス長の外部磁場強度および低密度プラズマのスケール長に対する依存性についても複数のシミュレーションにより調べたところ，外部磁場強度を強くするほど，スケール長を長くするほど，透過パルス長が長くなる傾向にあることがわかった．これらの結果は，超高強度ホイッスラー波の高密度領域伝播条件の導出をする上で非常に有用であり，レーザー核融合への応用だけではなく宇宙プラズマ中を伝播するホイッスラー波の物理の理解にも資するものである．