無衝突ワイベル衝撃波による粒子加速に関する研究

无碰撞Weibel激波粒子加速研究

基本信息

批准号：
19J20765
负责人：
太田雅人
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

申請者はX線自由電子レーザー(XFEL)を用いたプラズマ密度計測実験とElectro-Optic(EO)サンプリングによる超高速電場計測実験を実施した。前者に関しては、理化学研究所のXFEL（パルス幅<10 fs）と併設する高強度短パルス(HI)レーザー（レーザー強度10^18W/cm^2）を用いたポンプ・プローブ実験を行った。HIレーザーを固体に照射し生成されたプラズマに対して、X線小角散乱法を用いることでサブピコ秒、サブナノメートルスケールの三次元的プラズマ膨張の時間発展を計測することに成功した。後者に関しては、相対論的電子ビーム（エネルギー35MeV、パルス幅1ピコ秒）周りに生成される特徴的な電場時空間分布（進行方向への空間的収縮）をEOサンプリングによって計測した。特殊相対性理論が理論的に確立されて以来100年以上を経て、電磁場のローレンツ収縮を直接的に実証した。申請者は、上記の研究に対して中心的な役割を担い、実験計画の立案、実験実施、実験解析を行った。申請者は研究成果を国内外の学会で発表を行い優秀賞を多数受賞しており、研究内容が高く評価されている。EOサンプリング実験で得られた一部の成果は既に論文化されている(M. Ota et al. APEX 14, 026503 (2021), M. Ota et al. Proc. SPIE 11906 IRMMW (2021))。当初の最終研究目的である「レーザープラズマ実験によるWeibel衝撃波の実証」に向けた計測器開発（XFELを用いたX線小角散乱法、EOサンプリング）は達成し、目標とする実験の見通しが立った。

申请人使用X射线自由电子激光器（XFEL）进行等离子体密度测量实验，并使用电光（EO）采样进行超快电场测量实验。对于前者，我们使用RIKEN的XFEL（脉冲宽度<10 fs）和连接到该设施的高强度短脉冲（HI）激光器（激光强度10^18 W/cm^2）进行了泵浦探针实验。通过对HI激光照射固体产生的等离子体进行小角X射线散射方法，我们成功测量了亚皮秒和亚纳米尺度的三维等离子体膨胀的时间演化。对于后者，我们通过EO采样测量了相对论性电子束（能量35 MeV，脉冲宽度1皮秒）周围产生的电场的特征时空分布（行进方向的空间收缩）。狭义相对论理论成立100多年后，我们直接证明了电磁场的洛伦兹收缩。申请人在上述研究中发挥了核心作用，制定了实验计划，进行了实验，并进行了实验分析。申请人的研究成果曾在国内外学术会议上发表并多次获得优秀奖，研究内容受到高度评价。 EO 采样实验获得的一些结果已发表在论文中（M. Ota 等人 APEX 14, 026503 (2021)、M. Ota 等人 Proc. SPIE 11906 IRMMW (2021)）。通过开发仪器（使用XFEL的X射线小角散射法、EO采样），“利用激光等离子体实验演示韦贝尔冲击波”的最初最终研究目标已经实现，目标实验的前景是明确的.

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Longitudinal and transverse spatial beam profile measurement of relativistic electron bunch by electro-optic sampling

电光采样相对论性电子束束纵向和横向空间束剖面测量

DOI：
10.35848/1882-0786/abd867
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
2.3
作者：
Masato Ota; Koichi Kan; Soichiro Komada; Yasunobu Arikawa; Tomoki Shimizu; Valynn Katrine Mag;Makoto Nakajima
通讯作者：
Makoto Nakajima

EO サンプリングを用いた相対論的電子バンチの縦横方向電荷密度同時計測

使用 EO 采样同时测量相对论电子束的垂直和水平电荷密度

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
太田雅人
通讯作者：
太田雅人

Collisionless electrostatic shock acceleration of proton using high intensity laser

使用高强度激光对质子进行无碰撞静电冲击加速

DOI：
10.1016/j.hedp.2019.100697
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
1.6
作者：
Ota M.;Morace A.;Kumar R.;Kambayashi S.;Egashira S.;Kanasaki M.;Fukuda Y.;Sakawa Y.
通讯作者：
Sakawa Y.

Ultrafast visualization of an electric field around relativistic electron beams

相对论电子束周围电场的超快可视化

DOI：
10.1117/12.2601103
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. Ota; K. Kan; S. Komada; Y. Arikawa; V. C. Agulto; V. K. Mag;M. Nakajima
通讯作者：
M. Nakajima

Observation of ultra-high energy density state with x-ray free electron laser SACLA

用X射线自由电子激光器SACLA观察超高能量密度态

DOI：
10.1016/j.hedp.2020.100813
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
1.6
作者：
Y. Maeda ; Y. Hironaka ; T. Iwasaki ; K. Kawasaki ; Y. Sakawa ; T. Izumi ; M. Ota ; S. Egashira ;Y. Nakagawa; N. Higashi; Y. Sentoku; R. Kodama; N. Ozaki; T. Matsuoka; T. Somekawa; T. Yabuuchi; Y. Inubushi; T. Togashie; A. Kone; K. Sueda; K. Miyanishi; S.
通讯作者：
S.