日本地球惑星科学連合2025年大会

講演情報

[J] 口頭発表

セッション記号 P (宇宙惑星科学) » P-EM 太陽地球系科学・宇宙電磁気学・宇宙環境

[P-EM17] 宇宙プラズマ科学

2025年5月27日(火) 10:45 〜 12:15 303 (幕張メッセ国際会議場)

コンビーナ:天野 孝伸(東京大学 地球惑星科学専攻)、三宅 洋平(神戸大学大学院システム情報学研究科)、諌山 翔伍(九州大学総合理工学研究院)、梅田 隆行(北海道大学 情報基盤センター)、座長:諌山 翔伍(九州大学総合理工学研究院)、三宅 洋平(神戸大学大学院システム情報学研究科)

10:45 〜 11:00

[PEM17-07] 高強度レーザーを用いたイオンの航跡場加速

*諌山 翔伍1、中原 寛太1、蔵満 康浩2、安部 勇輝2、南 卓海2、山ノ井 航平3、兼安 祐実3、福田 祐仁4、近藤 康太郎 4、境 健太郎5、金崎 真聡9、田中 周太6、陳 仕宏7、劉 耀澧8 (1.九州大学総合理工学研究院、2.大阪大学大学院工学研究科、3.大阪大学レーザー科学研究所、4.量子科学技術研究開発機構、5.核融合科学研究所、6.青山学院大学物理科学科、7.台湾国立中央大学物理学科、8.国立成功大学宇宙プラズマ科学研究所、9.神戸大学大学院海事科学研究科)

キーワード:超高エネルギー宇宙線、航跡場加速、高強度レーザー

The acceleration mechanism of ultra-high-energy cosmic rays (UHECRs) remains an open question. Wakefield acceleration, where charged particles are accelerated by plasma waves, is considered a possible mechanism, as it enables efficient energy gain with minimal radiation loss. While wakefield acceleration has been extensively studied for electrons, experimental verification of ion wakefield acceleration remains limited due to the high phase velocity of plasma waves in conventional conditions. In this study, we investigate ion wakefield acceleration using the J-KAREN-P laser system. Our experiment employs a foam target with a near-critical density (~5nc) to reduce the phase velocity of the plasma wave, enabling ion trapping and acceleration.
Preliminary results from our experiment indicate the successful acceleration of protons and carbon ions through wakefield mechanism. These findings provide a crucial step toward reproducing ion wakefield acceleration under laboratory conditions, offering insights into the mechanisms underlying cosmic-ray acceleration. Future experiments aim to achieve relativistic ion energies, further bridging the gap between laboratory plasma physics and astrophysical phenomena.
In this presentation, we will discuss the initial experimental results obtained in December 2022 and explore potential strategies for achieving higher ion energies, supported by numerical simulations.