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，根据冷等离子体模型的线性理论，没有截止点的哨声波只能在脉冲宽度有限的高密度等离子体中传播。受激布里渊散射被认为是抑制哨声波传播的因素，模拟中离子相空间的测量证实了在哨声波传播受到抑制时离子声波的强烈激发。因此，今年，我们利用电磁粒子模拟研究了离子声波的增长率对激光振幅的依赖性，并将其与受激布里渊散射的理论预测进行了比较。模拟结果表明，离子声波的增长速率近似与激光振幅的2/3次方成正比，这与理论预测相符。此外，发现发射哨声波的脉冲长度近似与激光振幅的-2/3次方成正比，这表明发射哨声波的脉冲长度受到离子声波增长的限制这也从激光振幅依赖性中揭示出来。我们还通过多次模拟研究了发射脉冲长度对外部磁场强度和低密度等离子体尺度长度的依赖性，发现外部磁场强度越强和尺度长度越长，发射的脉冲长度越长。我们发现有一个趋势。这些结果对于推导超高强度哨声波的高密度区域传播条件非常有用，不仅对于激光聚变的应用很有用，而且对于理解空间等离子体中传播的哨声波的物理原理也做出了贡献。 。

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;H. Nagatomo
• 通讯作者: H. Nagatomo