Helical magnetic fields play an important role in star formation and stellar wind shaping. In recent years, there have been many experiments using pure poloidal or toroidal fields to confine hot plasma species that have successfully reproduced jets and instability patterns similar to those in the universe, but the role of helical magnetic structures is rarely explored due to the complexity of their generation. However, certain processes like cloud angular momentum extraction will only manifest in helical field configurations. In this article, we propose and numerically illustrate a method that can generate helical magnetic structures inside the plasma by merging a self-generated toroidal field and an externally applied poloidal field. The resulting helical field is dynamically important regarding pressure, adjustable in strength and pitch angle, and consistent with the actual astrophysical outflow in terms of boundary conditions. This method shows how to integrate a helical field structure into laser-plasma experiments, and it provides a framework for future studies on stellar outflow interaction with their embedded helical fields.
螺旋状磁場は、星形成や恒星風において重要な役割を果たす。近年、純粋なポロイダル磁場やトロイダル磁場を用いて高温プラズマを閉じ込め、宇宙と同様のジェットや不安定性を再現することに成功した実験が数多く行われているが、螺旋状磁場構造はその生成の複雑さゆえに、その役割が探求されることはほとんどない。しかしながら、分子雲の角運動量散逸などの特定の過程は、螺旋状磁場構造においてのみ現れる。本論文では、自己生成したトロイダル磁場と外部から印加したポロイダル磁場を融合させることにより、プラズマ内部に螺旋状磁場構造を生成する手法を提案し、数値的に実証する。得られる螺旋状磁場は、圧力に関して動的に重要であり、その強度とピッチ角は調整可能で、境界条件に関しては実際の天体物理的アウトフローと整合する。本手法は、螺旋状磁場構造をレーザープラズマ実験に統合する方法を示すものであり、恒星風とその内部に埋め込まれた螺旋状磁場との相互作用に関する将来の研究の枠組みを提供する。