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青山学院大学 山崎了教授?田中周太助教（理工学部 物理科学科　理論宇宙物理学研究室） 、九州大学　松清修一准教授?森田太智助教?諌山翔伍助教、大阪大学 坂和洋一准教授?蔵満康浩教授?佐野孝好助教、富山大学 竹崎太智助教、北海道大学 富田健太郎准教授、名古屋大学 梅田隆行准教授、東京大学 大平豊助教?星野真弘教授、東北大学 大西直文教授らの研究グループは、大型レーザーを用いて実験室に宇宙プラズマ衝撃波を生成し、宇宙線の生成メカニズム解明に向け新たな研究手段を確立しました。

宇宙空间を満たしているプラズマはさまざまな星や天体现象によって生成される超音速の流体です。宇宙プラズマ衝撃波は天体现象の膨大なエネルギーを変换するエネルギー変换器の役割を担うと考えられています。しかし、エネルギー変换のメカニズムは复雑で未解明です。これまでは、人工卫星による観测が宇宙プラズマ衝撃波の唯一の直接的な実証研究手段でした。

今回、本研究グループは、大阪大学レーザー科学研究所の大型レーザー「激光齿滨滨号レーザー」を用いて、宇宙プラズマ衝撃波を実験室に生成し、衝撃波の构造解明に取り组みました。実験では条件を制御でき、再现性も担保されます。これらは卫星観测にはない利点で、研究ツールとして実験が加わることで、この分野の研究が大きく进展する可能性があります。

宇宙线と呼ばれる极めてエネルギーの高い荷电粒子は、超新星残骸などに存在する宇宙プラズマ衝撃波で作られると考えられています。宇宙线は、人工卫星の故障や宇宙飞行士の被ばくの原因になることが知られているだけでなく、惑星の长期的な気候変动や生命进化にも影响を与える可能性が指摘されています。宇宙线が発见されたのはいまから1世纪以上も前ですが、これがどのようなメカニズムで作られるのかを矛盾なく説明する理论は未だに确立されていません。宇宙プラズマ衝撃波のエネルギー変换过程の理解が进めば、宇宙线生成の谜の解明に向けて大きく前进すると期待されます。

本研究成果は、米国科学誌「Physical Review E」に２本の論文として、公開されました。また、今回の大型装置を使った実験には、?山学院大学、九州大学、大阪大学、富山大学、北海道大学から多くの大学院生?学部生も参加し、実験データの取得やデータ解析、物理的解釈の議論、さらに実験前には実験装置のデザイン（磁場発生コイルの形状の設計や計測装置の配置の決定など）も担当し、下記の論文にも共著者として名を連ねています。

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Physical Review E (2022年8月26日掲載)

Physical Review E (2022年2月11日掲載)