1993 Fiscal Year Annual Research Report
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05680390
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
庄司 多津男 名古屋大学, プラズマ科学センター, 助教授 (50115581)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三重野 哲 静岡大学, 理学部, 助教授 (50173993)
門田 清 名古屋大学, プラズマ科学センター, 教授 (60093019)
坂和 洋一 名古屋大学, プラズマ科学センター, 助手 (70242881)
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| Keywords | 強結合プラズマ / プラズマの相転移 / 微粒子 |
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| Research Abstract |
粒子間のクーロン相互作用エネルギーの熱運動エネルギーに対する比(=Γ)が大きいプラズマは強結合プラズマと呼ばれ、自然界では木星や白色矮星の内部、中性子星の外郭に存在するとされているが、実験室での強結合プラズマの実現は極端な高密度や低温のプラズマが必要とされるため困難とされていた。この研究の目的は荷電量の非常に大きな微粒子を生成し閉じ込めることによって、これまで得られなかったような高いΓの強結合プラズマを実現し、この強結合プラズマを利用して、プラズマが気体、液体、固体と相転移していく過程でのプラズマの集団効果を研究しプラズマ物理の新しい分野を開拓することにある。
平成5年度の研究では(1)微粒子に大きな荷電を帯電させ、これを閉じ込め、(2)微粒子の熱運動を外部制御することによってΓを変化させる方法を確立し、(3)大きなΓ値で微粒子(プラズマ)の結晶化がおこる可能性を確かめることに重点がおかれた。
(1)については粒径のそろった金属粒子(この実験では比較的大きな直径1mm前後の粒子が予備実験として用いられた。)などを用い、変形された高電圧電極上で帯電し、電荷量の計測によって電子の10^8倍の電荷量をもつ粒子が重力と静電場によって安定に閉じ込められていることが確かめられた。(2)次にこの粒子に、音波によってランダムな振動エネルギーを与えることによって粒子の等価的な熱運動を制御し、粒子間のクーロン相互作用のエネルギーの熱運動エネルギーに対する比が広範囲に変えられ、1000を越える大きなΓが得られるが分かった。(3)この方法によってΓを変化させた時、Γが数百の時に2次元状の三角格子状の結晶化が起こることが観測された。この相転移のΓ値は理論的に予測されている値に近く、巨視的なプラズマイオンの結晶転移が実現された。(これらの詳細な結果は平成6年度にまとめられ論文化される予定である。)
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