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大振幅プラズマ波における自己組織化、粒子加速とその応用

Research Project

Project/Area Number 17740373
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Plasma science
Research InstitutionJapan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Principal Investigator

長谷川 裕記  Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, 地球シミュレータセンター, 研究員 (60390639)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2007: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2006: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsプラズマ / 非線形波動 / 無働突働撃波 / 磁気音波 / 粒子加速 / 計算機シミュレーション / 宇宙線 / 自己組職化 / 無衝突衝撃波 / 自己組織化
Research Abstract

磁化プラズマ中を伝播する大振幅波と粒子の相互作用により生起する物理現象について,理論と計算機シミュレーションによる研究をおこなった。今日までの理論および粒子シミュレーション研究により,磁気音波衝撃波による様々な粒子加速機構が発見されているが,本研究では、それらの加速機構が,加速器などの工学的応用が可能なパラメータ範囲において利用できうるかどうか明らかにすることなどを目指した。これらの目的のもと,本年度も,3次元シミュレーションによる,大振幅波の構造形成(自己組織化)過程の解明や,3次元的な構造に起因する新たな加速機構の発見等を目指し,空間3次元の相対論的電磁粒子コードの開発を進め,その成果を論文としてまとめた。
一方,従来のシミュレーション研究で用いているコードでは,閉じた系しか取り扱えないため,外部からのエネルギー流入に起因する自己組織化過程にっいて調べることができない。そこで,本年度は,開放系3次元シミュレーションコードの開発を目指し,その準備段階として,開放系1次元静電粒子コードの開発・改良をおこなった。また,その応用として,当該粒子コードが組み込まれた連結階層オーロラシミュレーションコードによる,オーロラアーク形成過程に関する研究に寄与した。そして,当該粒子コードによって再現される電気二重層による電子加速現象(ミクロ過程)が,マクロなオーロラアーク形成に与える効果にっいて調べた。その成果は,日本物理学会年次大会において報告した。

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2008 2006 2005

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Distributed Parallelization of Exact Charge Conservative Particle Simuelation Code by High Performance Fortran2008

    • Author(s)
      Hiroki Hasegawa
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science 4759

      Pages: 358-364

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Particle Acceleration by a Large Amplitude Wave Associated with an Ion Beam in a Magnetized Plasma2006

    • Author(s)
      Hiroki Hasegawa, Seiji Ishiguro, Masao Okamoto
    • Journal Title

      Journal of Plasma Physics 72 (06)

      Pages: 941-944

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Simulation Studies of Positron Acceleration by a Shock Wave2006

    • Author(s)
      Yukiharu Ohsawa, Ken Kato, Hiroki Hasegawa
    • Journal Title

      Journal of Plasma Physics 72 (06)

      Pages: 919-923

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Persistent Acceleration of Positrons in a Nonstationary Shock Wave2005

    • Author(s)
      Hiroki Hasegawa, Ken Kato, Yukiharu Ohsawa
    • Journal Title

      Physics of Plasmas 12(8)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Development of the Efficient Electromagnetic Particle Simulation Code with High Performance Fortran on a Vector-Parallel Supercomputer2005

    • Author(s)
      Hiroki Hasegawa, Seiji Ishiguro, Masao Okamoto
    • Journal Title

      Information Processing Society of Japan Transactions on Advanced Computing Systems 46, No.SIG16(ACS12)

      Pages: 144-152

    • NAID

      130000058408

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] 静穏時オーロラアークの連結階層シミュレーション22008

    • Author(s)
      長谷川 裕記
    • Organizer
      日本物理学会第63回年次大会
    • Place of Presentation
      近畿大学(大阪府東大阪市)
    • Year and Date
      2008-03-24
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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