Tabletop laboratory experiments have been used to simulate natural lightning, interacting explosions and astrophysical jets. When a high-energy laser pulse is focused in air, a laser-induced plasma (LIP) is produced, that generates a shock wave and an adiabatic expansion of the gas. In our work we have used LIPs in order to simulate lightning, for the study of chemical reactions relevant to atmospheric science.Several diagnostics have been applied to our LIPs, such as deflectometry, shadowgraphy and interferometry, which yield full spatial information of the process (electron density and temperature, the position of the shock wave fronts and the expansion of the hot gas), with a time resolution that ranges from nanoseconds to milliseconds. A new diagnostic alternative was implemented for shadowgraphy, which uses either continuous lasers or conventional light sources. The experimental results have been reproduced by hydrodynamic codes that we have developed.With astrophysical applications in mind, we have simulated and diagnosed the interaction of two explosions, with the aforementioned techniques. For this purpose, two LIPs are synchronized and diagnosed spatially and temporarily. Also, by producing the LIP in a glass sphere with a nozzle that ejects a shock wave and hot gas, we are able to simulate astrophysical jets. With such experiments, astrophysical models developed by us have been validated, showing excellent agreement between experiments and numerical simulations.
卓上実験室実験を用いて、自然雷、相互作用する爆発、および天体物理ジェットのシミュレーションが行われてきた。高エネルギーレーザーパルスが空気中に集光されると、レーザー誘起プラズマ（LIP）が生成され、これにより衝撃波と気体の断熱膨張が生じる。我々の研究では、大気科学に関連する化学反応の研究のため、LIPを用いて雷のシミュレーションを行ってきた。我々のLIPには、デフレクトメトリー、シャドウグラフィー、干渉計測法などの複数の診断手法が適用されており、これらは過程の完全な空間情報（電子密度と温度、衝撃波面の位置、高温気体の膨張）を、ナノ秒からミリ秒の範囲の時間分解能で与える。シャドウグラフィーには新しい診断手法が実装され、連続レーザーまたは従来の光源のいずれかが使用されている。実験結果は、我々が開発した流体力学コードによって再現されている。天体物理への応用を念頭に、我々は前述の手法を用いて2つの爆発の相互作用をシミュレーションし、診断してきた。この目的のため、2つのLIPが同期され、空間的および時間的に診断されている。また、衝撃波と高温気体を噴出するノズルを備えたガラス球内でLIPを生成することにより、天体物理ジェットをシミュレーションすることが可能となる。このような実験により、我々が開発した天体物理モデルが検証され、実験と数値シミュレーションの間に優れた一致が示されている。