Proof-of-principle of generation of megatesla magnetic fields by microtube implosions

微管内爆产生兆特斯拉磁场的原理证明

基本信息

批准号：
21H04454
负责人：
村上匡且
金额：
$ 23.55万
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：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究計画におけるユニークな原理は「周回電流による磁場の生成」という意味においてはよく知られた基本物理に即していると言えるが、この場合の周回電流は、既知の方法にみられるような「荷電粒子である電子が決められた軌道としての周回路上を流れることで作られる」のではなく、(1)イオンと電子がプラズマという相対論的高エネルギー粒子になった状態で組織的な全体運動する状況の中で、(2)中心部のわずか数10ナノメートルという微小な中心領域に最接近した時の粒子軌道の包絡線が円弧を描くことで磁場生成に寄与している、という点で、従来の理解とは大きく異なっている。令和４年度の研究実績としては，大阪大学レーザー科学研究所のペタワット・レーザーであるLFEXを二つのスネール・ターゲットに照射することで、2次元シミュレーション結果を実現するために必要な200テスラを越える、空間的に一様な種磁場の生成に成功したことがまず第一に挙げられる。スネールターゲットは，帯状の金属箔を円筒状に曲げたターゲットである。スネール・ターゲットの一部に高強度レーザーを集光照射すると、レーザーとプラズマの相互作用によって高エネルギーの電子が加速され、スネール・ターゲットの外に飛び出し、スネール・ターゲットの中で電荷分布の偏りが生じる.電荷分布の偏りが電流を駆動し、スネール・ターゲットの表面に沿って円筒形で１メガアンペア相当の電流が流れる。この電流が磁場がスネール・ターゲットの内部に磁場を生じさせる。また、レーザー照射前後でのダブル・スネール・ターゲットと円筒ターゲットのプロトン・ラジオグラフィの鮮明な画像も得られた。この場合のショット後に現れるリング状のパターンが磁場強度を表しており、二つのスネール・ターゲットの中央部で200テスラを越える磁場が確認できた。

该研究项目的独特原理可以说符合“通过循环电流产生磁场”意义上的众所周知的基础物理，但本例中的循环电流与已知方法中看到的类似。而不是“当电子（带电粒子）按照确定的轨道在圆周路径上流动时产生”（1）。 (2)当电子和电子成为称为等离子体的相对论性高能粒子并作为整体以有组织的方式运动时，(2)当它们最接近只有几十纳米的微小中心区域时，这与传统的理解是，粒子轨迹的包络线画出一条弧线，有助于产生磁场。 2020 财年的研究成果包括，通过使用大阪大学激光科学研究所的拍瓦激光器 LFEX 照射两个蜗牛目标，超过了实现二维模拟结果所需的 200 特斯拉。空间均匀的种子磁场。蜗牛靶是由一条金属箔弯曲成圆柱形制成的靶。当聚焦的高强度激光照射蜗牛靶的一部分时，高能电子在激光与等离子体的相互作用下被加速并飞出蜗牛靶，导致蜗牛内部的电荷分布出现偏差。电荷分布的不平衡会沿着蜗牛目标的表面产生相当于一兆安的圆柱形电流。该电流在蜗牛目标内部产生磁场。还获得了激光照射前后双蜗牛靶和圆柱形靶的清晰质子射线照相图像。在这种情况下，射击后出现的环形图案代表了磁场强度，在两个 Snail 目标的中心确认了超过 200 特斯拉的磁场。

项目成果

期刊论文数量（42）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

UPM(スペイン)

芬欧汇川（西班牙）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Laser-Driven Neutron Generation Realizing Single-Shot Resonance Spectroscopy

激光驱动中子发生实现单次共振光谱

DOI：
10.1103/physrevx.13.011011
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
12.5
作者：
Yogo A.;Lan Z.;Arikawa Y.;Abe Y.;Mirfayzi S.?R.;Wei T.;Mori T.;Golovin D.;Hayakawa T.;Iwata N.;Fujioka S.;Nakai M.;Sentoku Y.;Mima K.;Murakami M.;Koizumi M.;Ito F.;Lee J.;Takahashi T.;Hironaka K.;Kar S.;Nishimura H.;Kodama R.
通讯作者：
Kodama R.

Laser scaling for generation of megatesla magnetic fields by microtube implosions

通过微管内爆产生兆特斯拉磁场的激光缩放