核心概念
古典分子動力学シミュレーションを用いて、弱結合プラズマにおける逆制動放射加熱中の電子速度分布関数の非マクスウェル挙動を調べた結果、先行研究の予測とは異なる結果が得られ、今後のプラズマ物理における電子とイオンの多体相互作用の理解を深める必要性が示唆された。
要約
古典分子動力学シミュレーションによる逆制動放射加熱の非マクスウェル挙動の評価
本論文は、古典分子動力学シミュレーション(CMDS)を用いて、弱結合プラズマにおける逆制動放射加熱時の非マクスウェル挙動を調査した研究論文である。
レーザー照射によるプラズマの衝突吸収は、逆制動放射(IB)過程を通じて起こり、1015 W/cm2未満の強度では主要な吸収メカニズムとなる。この物理現象の正確なモデリングは、高エネルギー密度(HED)実験や慣性閉じ込め核融合実験の設計、そして最終的な核融合点火の達成にとって非常に重要である。
従来の研究では、レーザー強度が高い場合、電子の速度分布関数(EVD)がマクスウェル分布から逸脱し、超ガウス分布に近づく「ラングミュア効果」が理論的に予測され、フォッカープランクシミュレーション(FPS)によって確認されてきた。
本研究では、古典分子動力学シミュレーションコードLAMMPSを用いて、弱結合プラズマにおけるラングミュア効果の影響を詳細に調査した。従来のFPSとは異なり、CMDSではプラズマの多体挙動が微視的レベルで自己無撞着に考慮される。
その結果、CMDSにおいてラングミュア条件下での瞬間的なEVDの変形が初めて観測された。中程度および高強度のレーザー照射下では、これらの非マクスウェル効果の異方性が実証された。