シミュレーションによると、レーザーは気まぐれなプラズマを「鎮静化」できる可能性がある（Simulations suggest that lasers could ‘calm’ persnickety plasma）

2026-08-31 ワシントン大学（UW）

ワシントン大学（UW）などの研究チームは、核融合炉内で発生するプラズマ不安定性をレーザーで抑制する新手法を数値シミュレーションで検討した。核融合では超高温・高圧のプラズマ中で不安定性が発生すると反応が維持できなくなる。研究チームは、互いに反対方向から照射する2本のレーザーについて、周波数や偏極などの特性を調整することで、不安定性の成長・連鎖を防げることを示した。さらに、レーザーが直接作用していない別の不安定性まで遅延させられることを発見。プラズマ内部の相互作用を利用した間接的な安定化が可能であることを示した。この成果は、プラズマをリアルタイムで安定化するアルゴリズムの開発につながり、核融合反応を有用なエネルギー生産に必要な時間維持できる可能性がある。

＜関連情報＞

レーザー場による運動学的プラズマ不安定性の制御
Control of kinetic plasma instabilities by laser fields

Nicolas Crouseilles;Lukas Einkemmer;Qin Li;Uri Shumlak;Yukun Yue
Physics of Plasmas Published:July 23 2026
DOI:https://doi.org/10.1063/5.0315595

We study the possibility of controlling kinetic plasma instabilities by using lasers to apply external transverse electromagnetic fields. We derive the dispersion relation for the corresponding mathematical description, a reduced Vlasov–Maxwell system, by extending the well-known Penrose condition. It is observed that, under very mild assumptions, the dispersion relation decouples into two parts. The first part is identical to the classic Penrose condition for the Vlasov–Poisson system, while the second part describes the influence of the laser on the transverse dynamics (e.g., a Weibel instability). In particular, this means that the longitudinal dynamics (e.g., a two-stream instability) cannot be stabilized in this manner as far as linear theory is concerned. We show that, however, nonlinear effects can be used to couple the two parts and achieve an effective control. This is done by determining the control parameters (i.e., the form of the external electric and magnetic fields) by solving a partial differential equation (PDE)-constrained optimization problem.