輻射・対生成を導入したプラズマ運動論的シミュレーション研究

引入辐射和电子对产生的等离子体动力学模拟研究

基本信息

批准号：
26800281
负责人：
森高外征雄
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、微視的なプラズマ現象を扱うシミュレーション手法であるParticle-in-cell (PIC) 法を拡張し、レーザー生成プラズマや高エネルギー天体現象で卓越してくるガンマ線輻射や電子・陽電子対生成の効果を取り入れた、新しいシミュレーション手法開発を目標としている。これまで、高速電子と原子核との衝突における輻射・対生成を取り入れたシミュレーション手法を開発・実行してきたが、本年度は新たに外部高強度場が直接寄与する過程（物質との相互作用を経由しない、真空中での輻射・対生成）に着目した。高強度場中の無数の光子が寄与するこれらの過程は、理論的には量子電磁気学の非摂動的な扱いが必要であり、実験的には最新の超高強度レーザーによって初めて検証可能になる。まず、プラズマとしての振る舞い(荷電粒子の多体効果)の影響が小さい比較的なシンプルな系として、電子ビームと超高強度パルスレーザーとの正面衝突を対象としたシミュレーションを行った。シミュレーションでは、輻射による電子エネルギーの減衰やガンマ線のエネルギースペクトル、対生成によるガンマ線の吸収を、主にモンテカルロ法によって計算している。減衰・吸収率やスペクトルの計算には、非摂動量子電磁気学の半古典近似解から得られた散乱断面積を用いている。本シミュレーションの結果は、現在EUで建設中の超高強度レーザー施設 Extreme Light Inftastructure - Nuclear Phycisc (ELI-NP)における基礎実験（古典輻射(シンクロトロン輻射)に対する量子補正効果の検証）の提案に用いられた。また、今回用いたシミュレーション手法を使って、これまでに開発した計算コードの素過程の部分(原子核との相互作用)を更新していくことで、超高強度場におけるプラズマ過程の計算に拡張することができると期待される。

在这项研究中，扩展了处理微观等离子体现象的模拟方法的粒子（PIC）方法，并扩展出色的激光生成的等离子体和高能天文现象。到目前为止，我们已经开发了并实施了模拟方法，这些方法将辐射和抗生成纳入高速电子和核之间的碰撞中，但今年是由外部高强度场（不是通过与物质相互作用）新贡献的。 - 真空中的生成）。这些过程是由无数的光子在理论上贡献的，需要对量子电磁学的非智能处理，并且只能通过最新的Ultra -High -High -High -Grengther Laser验证实验。首先，进行了一个相对简单的系统，具有等离子体行为（充电颗粒的多体效应）的效果较小，对电子束和超高强度脉冲激光器之间的正面碰撞进行了模拟。模拟主要是通过蒙特卡洛方法计算的，该方法是由于辐射，伽马射线的能量光谱以及由于抗生成而引起的伽马射线的吸收。衰减，吸收和频谱的计算用于从非排名量子电磁学的半周期近似溶液中获得的散射区域。该模拟的结果用于在欧盟（EU（验证量子校正）对经典辐射（同步辐射）经典辐射（同步辐射）中的超高强度激光器设施中提出基本实验。 - 高度激光设备-Nucleear Physc（Eli -NP）。此外，使用仿真方法使用此时间来更新开发的计算代码（与核的相互作用），以扩展到超高强度场中等离子体过程的计算。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

高強度レーザー-電子ビーム間相互作用におけるガンマ線輻射とその非線形量子効果に関する数値的評価

高强度激光-电子束相互作用中伽马射线辐射及其非线性量子效应的数值评估

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ikuko Wada; Jiangheng He;Akira Hasegawa;and Junichi Nakajima;森高外征雄，本間謙輔，Antony Ilderton，中宮義英，瀬戸慧大，Ovidiu Tesileanu
通讯作者：
森高外征雄，本間謙輔，Antony Ilderton，中宮義英，瀬戸慧大，Ovidiu Tesileanu

Induced vacuum breakdown and pair plasma production for fundamental and high-energy astrophysics science

用于基础和高能天体物理科学的诱导真空击穿和对等离子体产生