Magnetic confinement fusion science leads many other branches of plasma physics in its capacity to predict, interpret and understand the behaviour of energetic particle populations. The range of applications of thiscapability should be extended, for the mutual benefit of fusion researchand of other branches of science. In this paper we review progress inapplying fusion-derived techniques to one of the central questions ofastrophysics: the origin of the cosmic ray population that is magneticallyconfined within our Galaxy. While it is widely believed that supernova remnantshocks provide the main acceleration sites for cosmic ray electrons andprotons, the fundamental `injection' problem remains. Namely, how particlesare initially accelerated from ambient thermal to mildly relativistic energies,beyond which Fermi-type processes take over. The cosmic ray injectionenvironment is magnetized and has many other physical resemblances tobeam-heated and deuterium-tritium tokamak plasmas; in consequence, many of the same physical processes come into play. These include, for example, collective beam-plasma instability, resonant wave-particle coupling, and thestochasticization of particle orbits. A broad range of analytical and numericaltechniques familiar in the fusion context has been successfully applied to theinjection problem (see, for example, Dieckmann M.E. et al 2000Astron. Astrophys. 356 377). Ideas from magnetic fusionhave also been used to help design and interpret recent magnetized plasmaexperiments (Woolsey N.C. et al 2001 Phys. Plasmas8 2439) using the high-power VULCAN laser, which address the cosmic rayinjection problem from a new perspective.
磁場閉じ込め核融合科学は、高エネルギー粒子集団の挙動を予測し、解釈し、理解する能力において、他の多くのプラズマ物理学の分野をリードしている。この能力の応用範囲は、核融合研究と他の科学分野の相互利益のために拡張されるべきである。本論文では、核融合由来の手法を天体物理学の中心的な問題の一つ、すなわち我々の銀河内に磁気的に閉じ込められた宇宙線集団の起源に適用する進展を概説する。超新星残骸衝撃波が宇宙線電子と陽子の主な加速場所を提供すると広く信じられている一方で、根本的な「注入」問題が残っている。すなわち、粒子が周囲の熱エネルギーから軽度の相対論的エネルギーまでどのように初期加速され、それを超えるとフェルミ型過程が支配するのか、ということである。宇宙線注入環境は磁化されており、ビーム加熱および重水素-トリチウム・トカマクプラズマと多くの他の物理的類似性を持つ。その結果、同じ物理過程の多くが作用する。これらには、例えば、集団的ビーム・プラズマ不安定性、共鳴的波動-粒子結合、粒子軌道の確率化が含まれる。核融合の文脈でおなじみの広範な解析的・数値的手法が、注入問題にうまく適用されてきた（例えば、Dieckmann M.E. et al 2000Astron. Astrophys. 356 377を参照）。磁場核融合からのアイデアはまた、高出力VULCANレーザーを用いた最近の磁化プラズマ実験（Woolsey N.C. et al 2001 Phys. Plasmas8 2439）の設計と解釈を助けるために使われており、これらの実験は新しい視点から宇宙線注入問題に取り組むものである。