グループの概要
プラズマは、多数の荷電粒子が集団で運動する多体系であり、電磁場を生成しながら様々な現象を生み出します。宇宙に存在する原子の99%以上はプラズマ状態にあると言われています。プラズマ物理学は、宇宙・天文物理や物質科学、また核融合や光量子ビーム源などの先進技術に欠かせない学術分野です。
当研究グループでは、高強度レーザーによって作り出すことができる非線形性・非平衡性の強い高エネルギー密度プラズマを対象とし、開放系として現れる様々な粒子分布やプラズマ・電磁場の構造に関する理論・シミュレーション研究を行なっています。
当研究グループは、大阪大学大学院理学研究科物理学専攻の協力講座です。
興味のある方は岩田 (iwata.natsumi.ile(at)osaka-u.ac.jp) までご連絡ください。
研究内容
高強度レーザー光とプラズマの相互作用、それにより生み出される高エネルギー密度プラズマについて広く研究を行なっています。数値シミュレーションおよび、粒子描像から流体描像までの理論によって、複雑現象の物理を解明します。
高強度レーザー光による粒子加速
高強度レーザー光の電場の強さは、およそ1012 V/mにおよび、光に照射された物質は瞬時に電離しプラズマ状態となります。光電磁場にさらされたプラズマ中の電子は強い加速を受け、プラズマ中に様々な流れや波を励起します。このときプラズマは熱平衡から遠い状態にあり、非平衡開放系として現象が発展していきます。プラズマから発生する高エネルギー粒子や高輝度輻射は、光量子ビーム源として応用されます。また、レーザー生成プラズマ中で起こる電磁場を介した衝撃波形成や粒子加速現象は、宇宙線の加速機構とも類似し、統計理論などによって共通の物理が議論されています。当グループでは、国内外の高強度レーザー実験研究とも協力し、粒子加速の物理を明らかにする研究を進めています。
高強度レーザー光による高温・高密度プラズマの形成
光のエネルギー密度がギガバール（10億気圧）を超える高強度レーザーが世界的に発展しています。このようなレーザー光を物質に照射することで、レーザー光と同程度の高いエネルギー密度をもつプラズマを生成することができます。高密度のプラズマ中では温度が1000万度（1 keV）を超える熱波が伝播していきます。同時に、プラズマの集団的振る舞いと、粒子衝突によるランダムな振る舞いの両方が影響し合い、プラズマ内部に複雑な磁場構造が発展していきます。光照射下でのプラズマ加熱の物理は、物質科学や核融合などの応用において重要であり、また星内部のエネルギー輸送にも関係します。当グループでは、ミクロな荷電粒子の運動からマクロな高温・高密度プラズマ形成までをつなぐ物理の理解を目指した理論・シミュレーション研究を進めています。
メンバー
岩田夏弥 Natsumi IWATA 教授
researchmapへのリンク
奥田直樹 Naoki OKUDA 大学院生(D1),
次世代プロジェクト生,
オナー大学院プログラム履修生
アクセス
〒565-0871 大阪府吹田市山田丘2-6
大阪大学レーザー科学研究所
研究棟（I棟）4階 R415, R410
キャンパスマップ、交通案内はこちら
https://www.ile.osaka-u.ac.jp/ja/access/index.html
連絡先：iwata.natsumi.ile(at)osaka-u.ac.jp（岩田）
(at)は@に置き換えて下さい。