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Particle Acceleration in Relativistic Electron-Positron Collisionless Shocks

Research Project

Project/Area Number 24540277
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionNational Astronomical Observatory of Japan (2014-2015)
Hiroshima University (2012-2013)

Principal Investigator

Kato Tsunehiko  国立天文台, 天文シミュレーションプロジェクト, 専門研究職員 (90413955)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsプラズマ / 衝撃波 / 粒子加速 / 粒子シミュレーション / 不安定性
Outline of Final Research Achievements

We investigate formation of collisionless shocks and particle acceleration mechanism operating around those shocks with large-scale plasma particle simulations. We show that large amplitude electromagnetic waves with strong magnetic field fluctuations are generated in the upstream region of the shock, a part of plasma particles are accelerated to high energies around the shock front and form power-law like energy spectra, and this particle acceleration mechanism is a fast Fermi-type mechanism in which accelerated particles go back and forth around the shock front within the times of the order of their gyro periods. In addition, we study some numerical problems in plasma particle simulation method which can occur especially in simulations of particle acceleration in collisionless shocks.

Report

(5 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Research-status Report
  • 2013 Research-status Report
  • 2012 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2016 2015 2014 2013 2012

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] PARTICLE ACCELERATION AND WAVE EXCITATION IN QUASI-PARALLEL HIGH-MACH-NUMBER COLLISIONLESS SHOCKS: PARTICLE-IN-CELL SIMULATION2015

    • Author(s)
      Tsunehiko N. Kato
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 802 Issue: 2 Pages: 115-115

    • DOI

      10.1088/0004-637x/802/2/115

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] PICシミュレーションにおける高エネルギー粒子のエネルギーロスIII2016

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本天文学会
    • Place of Presentation
      首都大学東京(東京都八王子市)
    • Year and Date
      2016-03-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] PICシミュレーションにおける高エネルギー粒子のエネルギーロスII2015

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      理論懇シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2015-12-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 高マッハ数の準平行衝撃波における粒子の加速過程2015

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本天文学会2015年春季年会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府)
    • Year and Date
      2015-03-18 – 2015-03-21
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] PICシミュレーションにおける高エネルギー粒子のエネルギーロス2014

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      第27回 理論懇シンポジウム 「理論天文学・宇宙物理学と境界領域」
    • Place of Presentation
      国立天文台 三鷹キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2014-12-24 – 2014-12-26
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Particle Acceleration in Quasi-Parallel High-Mach-Number Shocks2014

    • Author(s)
      Tsunehiko N. Kato
    • Organizer
      8th Korean Astrophysics Workshop on Astrophysics of High-Beta Plasma in the Universe
    • Place of Presentation
      ShineVille Resort, Jeju Island, Korea
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-13
    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] PICシミュレーションにおける高エネルギー粒子のエネルギーロスII2014

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本天文学会2014年秋季年会
    • Place of Presentation
      山形大学 小白川キャンパス(山形県)
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 高マッハ数の準平行衝撃波における粒子加速2014

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会2014年大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • Year and Date
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 高マッハ数の準平行衝撃波における陽子と電子の加速2014

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本天文学会2014年春季年会
    • Place of Presentation
      国際基督教大学
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] PICシミュレーションにおける高エネルギー粒子のエネルギーロス2013

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本天文学会2013年秋季年会
    • Place of Presentation
      東北大学 川内北キャンパス
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 磁気不安定の非線型発展に伴う無衝突衝撃波 (シンポジウム講演)2013

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学 常三島キャンパス
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 準平行衝撃波での粒子加速とPICシミュレーションのエネルギーロスについて2013

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      第26回理論懇シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学柏キャンパス
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 準平行衝撃波での電子と陽子の加速2013

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Related Report
      2012 Research-status Report
  • [Presentation] 高マッハ数の準平行無衝突衝撃波でのイオン加速2012

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本天文学会2012年秋季年会
    • Place of Presentation
      大分大学
    • Related Report
      2012 Research-status Report
  • [Presentation] 無衝突衝撃波での電子と陽子の加速2012

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      第25回理論懇シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Related Report
      2012 Research-status Report

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Published: 2013-05-31   Modified: 2019-07-29  

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