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Nagoya University × National Institute for Fusion Science

プラズマの未知に、
実験で挑戦する。 Challenge of plasma physics from Laboratory

複雑性科学実験研究室(ΣE研)は、核融合科学研究所(岐阜県土岐市)を拠点に、
磁場閉じ込めプラズマの物理現象を実験から解き明かします。

About the Lab

「複雑性の科学」としての
プラズマ実験物理

Experimental plasma physics as the science of complexity

液晶電気対流乱流実験の様子
液晶を用いた電気対流乱流実験 — Electroconvection turbulence in liquid crystal

現代物理学の一つの柱は、シンプルな法則に従うものが多数集まることで生まれる複雑な現象の理解です。 プラズマは、個々の粒子の運動方程式が分かっていながら、宇宙で観測されるような多様な構造を形成する「複雑性の宝庫」です。

ΣE研では、この複雑性を「手の届く」実験室の中で実現し、能動的にプラズマに働きかけることで本質を探ります。 核融合実現への貢献にとどまらず、宇宙プラズマ・地球物理など幅広い自然科学との接点を大切にしています。

Plasma is an ideal system for studying complexity — individual particle dynamics are well described, yet the collective behavior creates surprising structures found across the universe. We investigate this complexity in a controlled laboratory environment.

乱流輸送 高エネルギー粒子 位相空間ダイナミクス アルベン固有モード 負イオンビーム 複雑性科学

研究テーマ

Five research themes in experimental plasma physics

🌀
磁場閉じ込めプラズマ輸送
Transport in Magnetically Confined Plasma

LHDを用いて乱流による非線形輸送過程と内部輸送障壁の物理を解明。9400万度のイオン温度を達成したプラズマの優れた閉じ込め特性の起源を探る。

高エネルギー粒子と波動相互作用
Energetic Particle — Wave Interaction

アルベン固有モードの励起と高速イオン輸送の直接計測。将来の核融合燃焼(α粒子加熱)プラズマを見据えた基礎物理の理解に挑む。

🔬
回転乱流基礎実験
Rotating Turbulence Experiments

液晶電気対流を用いた制御性の高い乱流実験系で、回転・磁場・空間勾配が乱流構造に与える影響を調べ、宇宙の帯状流や差動回転との普遍性を探る。

💡
光科学による先進プラズマ計測
Advanced Plasma Diagnostics via Optics

軌道角運動量を持つ光(ラゲール‐ガウスビーム)を用いた新計測法を開発。これまで不可能だったレーザー垂直方向の速度分布関数の測定を目指す。

🧲
負イオンプラズマ・ビーム生成
Negative Ion Source & Beam Physics

世界屈指の大電流負イオンビーム装置(NIFS-RNIS)で負イオンの生成・引き出し素過程を研究。Scientific Reports掲載の最新成果が国際共同プレスリリースされた。

🌌
位相空間ダイナミクス
Phase-Space Dynamics

1億度/mを超える温度勾配を持つ実験室プラズマは、局所熱平衡の仮定が崩れる。速度分布関数の構造形成と緩和過程という新しい研究フロンティアに挑む。

研究内容の詳細はこちら / Full Research Description

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→ 活動記録・フォトアーカイブ / Full Activity Log

入学希望の学生さんへ

Prospective students are welcome

ΣE研グループ写真 2026年4月 桜の季節

2026年4月 — 桜咲くNIFSにて / April 2026 at NIFS, cherry blossom season

「研究を楽しむこと」、「独自性のある新しい挑戦」を基本姿勢にしています。 知的好奇心に駆動される挑戦は、わくわくしますよね。 自分のアイデアを基に自ら挑戦することへのサポートが指導教員の役目と考えています。 — Kenichi Nagaoka, Principal Investigator

ΣE研では、世界最大級の核融合装置LHD(および次世代装置)や、独自開発の実験装置を使った研究ができます。 岐阜県土岐市の核融合科学研究所を拠点に、国際共同研究にも積極的に参加しています。

We welcome students who want to discover something new. The lab provides a unique research environment at one of the world's leading fusion research institutes, with strong international connections (Spain, USA, France/ITER, China).