| Project/Area Number |
19K03786
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 14010:Fundamental plasma-related
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 輻射反作用 / 高強度場 / LAD方程式 / 自己力 / 超高強度レーザー / Mo-Papas方程式 / Landau-Lifshitz方程式 / Schott項 / 超高強度場 / 相対論運動 / 強強度レーザー |
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| Outline of Research at the Start |
加速度運動を行う荷電粒子は輻射の形でエネルギーを放出する。しかし輻射による粒子運動への反作用力を考慮した古典電磁力学的な運動方程式は未だ確立していない。輻射反作用力を考慮した運動方程式の候補であるLorentz-Abraham-Dirac(LAD）方程式は、高次の時間微分項を含むことから比較的単純な電磁場分布の場合を除いて解析解のみならず数値積分解の求解も困難である。そこで本研究では、LAD方程式において発散解を導く要因であるSchott項の物理的意味を解明し、一般的な系におけるLAD方程式の安定な求解法を導出することを目的とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
The Lorentz-Abraham-Dirac (LAD) equation is widely recognized as a correct equation of motion of charged particle, which includes the radiation reaction force. It is also known that the LAD equation has mathematical issues originating the Schott term which contains a third time-derivative term. Then other equations which do not suffer from the above issue such as the Landau-Lifshitz equation which is obtained by perturbative expansion of radiation reaction term in LAD equation, and others such as Mo-Papas equation. In this research, we obtained analytical solution of charged particle in relatively simple system by using the LAD and other equations, and compared them quantitatively. It was shown that there are some differences among solutions of those equations, such as the Lorentz factor, the differences are relatively small in the regime where the quantum effect is negligible and classical treatment is acceptable.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
輻射を考慮した運動方程式として提案されているLAD方程式は、高階微分項を含むため解析的求解のみならず数値的球解も難しくこのためLAD方程式の近似方程式に相当する方程式を代用することが多い。そこでこれらの方程式を用いて運動の解析解を導出し、それらの定量的な比較を行った。その結果、量子電磁力学的な効果が無視できるような電磁場の強度領域においては、LAD方程式の解とLandau-Lifshitz方程式、Mo-Paras方程式、Ford-O’Connell方程式の解の相対的な誤差は10-6程度と小さいことが示された。このことは、数値積分が可能な上記の近似方程式を用いる際の妥当性を示す根拠の一つとなる。
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