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光量子科学研究部

関西光科学研究所 | 組織:高強度レーザー科学研究G

掲載日:2020年6月8日更新
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光量子科学研究部

グループリーダー 神門 正城

研究の概要

世界トップクラスの高強度レーザーであるJ-KARENレーザーなどの技術開発を基盤として、電子やイオンのレーザー加速開発や高強度物理など学術の最先端を目指した研究を行っています。

メンバー

神門 正城 グループリーダー
エシロケポフ ティムル 上席研究員
小瀧 秀行 上席研究員
榊 泰直 上席研究員
西内 満美子 上席研究員
森 道昭 上席研究員
林 由紀雄 主幹研究員
近藤 康太郎 主任研究員
今 亮 任期制職員
中新 信彦 主任研究員
ホァン カイ 研究員
コーガ ジェームズ 専門業務員
ドーバー ニコラスピーター 博士研究員
守田 利昌 任期付職員
ピロジコフ アレキサンダー 上席研究員(併任)
渡辺 幸信 客員研究員(九州大学教授)
宮武 立彦 連携大学院生

以前所属していたメンバー

塩川 桂一郎 QSTリサーチアシスタント
ジドコフ アレクセイ 客員研究員
ロウ ヘーゼル フランシス    研究員
ゴンザレスイスケルド ブルーノ 学振外国人研究員
張 以澤 実習生

※身分は在籍時のもの

 

主な研究内容

  1. レーザー駆動量子ビーム源の研究
     高出力・極短パルスレーザーを小さく集光することで高強度場を作り、高エネルギーのイオン、電子、X線などの量子ビーム源の生成高度化の研究を行っています。イオン加速では、「量子メス」という新しい概念のもと、がん治療用重粒子線加速器を小型化する研究、先端科学に用いる重粒子イオンの加速法や計測器の開発を進めています。
     電子加速では、小型のX線自由電子レーザーやガンマ線源などの量子ビーム生成のための研究を行なっています。
      主な研究内容の画像2レーザー電子加速の模式図
  2. 高強度レーザーによる新しい科学分野「超高強度場科学」の開拓
     高強度レーザー(J-KAREN)により1022 W/cm2という高い強度が実現されています。このような高い強度やそれ以上の強度で起こる現象について理論的、数値的、実験で迫る研究を進めています。
  3. 世界トップクラスの高強度レーザー(J-KAREN-P)の改良・高度化
     先端レーザー技術研究開発グループと共同で、世界トップクラスの高強度レーザーの改良・高度化の研究開発を行っています。30Jのレーザーエネルギーを30フェムト秒(1フェムトは1000兆分の1)の時間に閉じ込めることにより1000兆ワットの超高強度を実現できます。(写真は、強力な励起レーザーの光で緑色に光っています。)

    主な研究内容の画像1

業績リスト(論文、受賞、プレス発表等)

  1. 論文[査読付き論文]

   2020

  • Dynamics of laser-driven heavy-ion acceleration clarified by ion charge states
    M. Nishiuchi, N. P. Dover, M. Hata, H. Sakaki, Ko. Kondo, H. F. Lowe, T. Miyahara, H. Kiriyama, J. K. Koga, N. Iwata, M. A. Alkhimova, A. S. Pirozhkov, A. Ya. Faenov, T. A. Pikuz, A. Sagisaka, Y. Watanabe, M. Kando, K. Kondo, E. J. Ditter, O. C. Ettlinger, G. S. Hicks, Z. Najmudin, T. Ziegler, K. Zeil, U. Schramm and Y. Sentoku, Phys. Rev. Research 2, 033081 (2020).
    https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.033081
     
  • Status and progress of the J-KAREN-P high intensity laser system at QST
    Hiromitsu Kiriyama, Alexander, S. Pirozhkov, Mamiko Nishiuchi, Yuji Fukuda, Koichi Ogura, Akito Sagisaka, Yasuhiro Miyasaka, Hironao Sakaki, Nicholas P. Dover, Kotaro Kondo, Hazel F. Lowe, Akira Kon, James K. Koga, Timur Zh. Esirkepov, Nobuhiko Nakanii, Kai Huang, Masaki Kando, Kiminori Kondo, High Energy Density Physics 36, 100771 (2020). https://doi.org/10.1016/j.hedp.2020.100771 
  • Observation of Burst Intensification by Singularity Emitting Radiation generated from relativistic plasma with a high-intensity laser
    A. Sagisaka, K. Ogura, T. Zh. Esirkepov, D. Neely, T. A. Pikuz, J. K. Koga, Y. Fukuda, H. Kotaki, Y. Hayashi, B. Gonzalez-Izquierdo, K. Huang, S. V. Bulanov, H. Kiriyama, K. Kondo, T. Kawachi, M. Kando, A. S. Pirozhkov, High Energy Density Physics, 36, 100751 (2020). https://doi.org/10.1016/j.hedp.2020.100751
     
  • Light scattering by 4π-spherically-focused ultra-strong light field
    Tae Moon Jeong, Sergey Bulanov, Pavel V. Sasorov, Georg Korn, James Kevin Koga, Stepan S. Bulanov, Phys. Rev. A 28 (9), pp. 13991–14006 (2020).https://doi.org/10.1364/OE.387654
     
  • Recoil effects on reflection from relativistic mirrors in laser plasmas
    P. Valenta, T. Zh. Esirkepov, J. K. Koga, A. S. Pirozhkov, M. Kando, T. Kawachi, Y.-K. Liu, P. Fang, P. Chen, J. Mu, G. Korn, O. Klimo, and S. V. Bulanov, Physics of Plasmas 27, 032109 (2020). https://doi.org/10.1063/1.5142084
     
  • Optical probing of relativistic plasma singularities
    Timur Zh. Esirkepov, Jie Mu, Yanjun Gu, Tae Moon Jeong, Petr Valenta, Ondrej Klimo, James K. Koga, Masaki Kando, David Neely, Georg Korn, Sergei V. Bulanov, and Alexander S. Pirozhkov, Physics of Plasmas 27, 052103 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0004525
     
  • Characterization of ionization injection in gas mixtures irradiated by subpetawatt class laser pulses
    A. Zhidkov, N. Pathak, J. K. Koga, K. Huang, M. Kando, and T. Hosokai, Phys. Rev. Research 2, 013216 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.013216
     
  • Effect of Small Focus on Electron Heating and Proton Acceleration in Ultrarelativistic Laser-Solid Interactions
    N. P. Dover, M. Nishiuchi, H. Sakaki, Ko. Kondo, M. A. Alkhimova, A. Ya. Faenov, M. Hata, N. Iwata, H. Kiriyama, J. K. Koga, T. Miyahara, T. A. Pikuz, A. S. Pirozhkov, A. Sagisaka, Y. Sentoku, Y. Watanabe, M. Kando, and K. Kondo, Phys. Rev. Lett. 124, 084802 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.084802

 

   2019年

  • Variation in electron emission time in weakly nonlinear laser wakefield acceleration
    K. Huang, H. Kotaki, M. Mori, T. Esirkepov, J. K. Koga, Y. Hayashi, N. Nakanii, S. V. Bulanov, and M. Kando, Phys. Rev. Accel. Beams 22, 121301 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevAccelBeams.22.121301
     
  • Multiple colliding laser pulses as a basis for studying high-field high-energy physics
    J. Magnusson, A. Gonoskov, M. Marklund, T. Zh. Esirkepov, J. K. Koga, K. Kondo, M. Kando, S. V. Bulanov, G. Korn, C. G. R. Geddes, C. B. Schroeder, E. Esarey, and S. S. Bulanov, Phys. Rev. A 100, 063404 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.063404
     
  • The Utility of Applying Various Image Preprocessing Strategies to Reduce the Ambiguity in Deep Learning-based Clinical Image Diagnosis
    Yasuhiko Tachibana, Takayuki Obata, Jeff Kershaw, Hironao Sakaki, Takuya Urushihata, Tokuhiko Omatsu, Riwa Kishimoto, Tatsuya Higashi, Magnetic Resonance in Medical Sciences (2019)https://doi.org/10.2463/mrms.mp.2019-0021
     
  • Probing and possible application of the QED vacuum with micro-bubble implosions induced by ultra-intense laser pulses
    James K. Koga, Masakatsu Murakami, Alexey V. Arefiev, Yoshihide Nakamiya, ", Matter and Radiation at Extremes4 (3), 034401 (2019).  https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5086933
     
  • Relativistic proton emission from ultrahigh-energy-density nanosphere generated by microbubble implosion
    M. Murakami, A. V. Arefiev, M. A. Zosa, J. K. Koga, Y. Nakamiya, Physics of Plasmas 26, 043112 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5093043

 

   2018年

  • High-contrast high-intensity repetitive petawatt laser
    Hiromitsu Kiriyama, Alexander S. Pirozhkov, Mamiko Nishiuchi, Yuji Fukuda, Koichi Ogura, Akito Sagisaka, Yasuhiro Miyasaka, Michiaki Mori, Hironao Sakaki, Nicholas P. Dover, Kotaro Kondo, James K. Koga, Timur Zh. Esirkepov, Masaki Kando, and Kiminori Kondo, Optics Letters 43 (11), pp. 2595-2598 (2018). https://doi.org/10.1364/OL.43.002595
     
  • Relativistically upshifted higher harmonic generation via relativistic flying mirrors
    James. K Koga, Sergei V. Bulanov, Timur Zh. Esirkepov, Masaki Kando, Stepan S. Bulanov and Alexander S. Pirozhkov,  Plasma Physics and Controlled Fusion 60 (7), 074007 (2018). https://doi.org/10.1088/1361-6587/aac068
    Corrigendum: Relativistically upshifted higher harmonic generation via relativistic flying mirrors (2018 Plasma Phys. Control. Fusion 60 074007)
    https://doi.org/10.1088/1361-6587/aad012
     
  • Coherent, Short-Pulse X-ray Generation via Relativistic Flying Mirrors
    Masaki Kando, Timur Zh. Esirkepov, James K. Koga, Alexander S. Pirozhkov and Sergei V. Bulanov, Quantum Beam Science 2 (2), 9 (2018) [Review]; https://doi.org/10.3390/qubs2020009
     
  • On annihilation of the relativistic electron vortex pair in collisionless plasmas
    K. V. Lezhnin, F. F. Kamenets, T. Zh. Esirkepov and S. V. Bulanov, Journal of Plasma Physics 84 (6), 905840610 (2018); https://doi.org/10.1017/S0022377818001162

 

   2017年

  • Possible Precise Measurement of Delbrück Scattering Using Polarized Photon Beams
    James K. Koga and Takehito Hayakawa, Phys. Rev. Lett. 118, 204801 (2017). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.204801
  • High resolution X-ray spectra of stainless steel foils irradiated by femtosecond laser pulses with ultra-relativistic intensities
    M. A. Alkhimova, A. Ya. Faenov, I. Yu. Skobelev, T. A. Pikuz, M. Nishiuchi, H. Sakaki, A. S. Pirozhkov, A. Sagisaka, N. P. Dover, Ko. Kondo, K. Ogura, Y. Fukuda, H. Kiriyama, K. Nishitani, T. Miyahara, Y. Watanabe, S. A. Pikuz, M. Kando, R. Kodama, and K. Kondo, Optics Express 25 (23), pp. 29501-29511 (2017); https://doi.org/10.1364/OE.25.029501
  1. プレス発表

 

共同研究

  • 大阪大学産業科学研究所
  • 大阪大学レーザー科学研究所
  • Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR), Germany
  • ELI Beamlines, Czech Republic
  • ELI Nuclear Physics, Romania

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