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

强磁场环境下超高强度激光与高能量密度等离子体相互作用物理

• 批准号: 17J02020
• 负责人: 畑 昌育
• 金额: $ 2.83万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J02020/
• 关键词: キロテスラ磁場; 超高強度レーザー; ホイッスラー波; 誘導ブリルアン散乱; 電磁粒子シミュレーション; 超高強度ピコ秒レーザー

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．

去年的研究结果表明，冷等离子体模型的线性理论只能通过有限的脉冲宽度传播，只有有限的脉冲宽度。刺激的布里渊散射被认为是惠斯勒波传播的抑制剂，通过测量模拟中的离子相空间，在发生惠斯勒波传播抑制时，证实了离子声波的强激励。因此，今年，我们使用电磁粒子模拟研究了离子声波生长速率的激光幅度的依赖性，并将它们与刺激的布里群散射的理论预测进行了比较。结果表明，离子声波生长速率与激光振幅的大约2/3功率成正比，这与理论预测一致。此外，发现发射的士兵波的脉冲长度与激光振幅的近似-2/3功率成正比，并且也表明，传输的士兵波的激光振幅依赖性也表明，传播的士兵脉冲长度受离子声波的生长受到限制。此外，我们通过多个模拟研究了传输脉冲长度对外部磁场强度和低密度等离子体的比例长度的依赖性，并发现外部磁场强度越多，尺度长度就越长，传输脉冲长度越长。这些结果对于得出超高强度惠斯勒波的高密度结构域传播的条件非常有用，并且不仅用于应用激光融合，而且对于理解通过空间等离子体传播的惠斯勒波的物理学的物理。

项目成果

Effects of strong external magnetic fields on laser-plasma-interactions

强外部磁场对激光等离子体相互作用的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: M. Hata;H. Sakagami;Y. Sentoku;and H. Nagatomo
• 通讯作者: and H. Nagatomo