1999 Fiscal Year Annual Research Report
非中性プラズマを用いた自己組織化する多体系の制御実験
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11480107
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
際本 泰士 京都大学, 総合人間学部, 教授 (50018040)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
毛利 明博 京都大学, 総合人間学部, 名誉教授 (10025926)
道下 敏則 京都大学, 総合人間学部, 助手 (00166050)
湯山 哲守 京都大学, 総合人間学部, 助手 (90026815)
石黒 静児 京都大学, 核融合科学研究所, 助教授 (10193301)
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| Keywords | 非中性プラズマ / 渦糸 / 渦の合体 / 二次元乱流 / 自己組織化現象 |
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| Research Abstract |
自己組織化過程の代表的現象として,非中性プラズマで渦の初期分布を形成し,渦間の活発な相互作用を伴う極めて動的な状態を介して準安定的な二次元の秩序状態に至る過程を明瞭に観測することに成功した.
本研究の実験を特徴づけるのは、非中性プラズマ源としてのカソードアレイである.いくつかの工夫をこらして,放出される電子のエネルギー・電流値と動作時間が独立に制御可能な19個のカソードの行列を作った.各カソードから放出される電子を一様磁場と電位障壁で閉込めると,それぞれが直径1mm長さ230mmの渦糸を形成する.
複数個の渦糸を混合した適度に緩和させると,様々な形状の渦度分布を作ることができる.この広がりを持つ渦(背景渦)を明確に決めたあと,同じ空間に新たに渦糸を入射すると,従来観測されていなかった多彩な自己組織化現象の発現が見られた.その観測には本課題研究補助金により整備した高感度CCDカメラを用いている.技術的な工夫としては,カメラの電子回路に発生するノイズにより解像度が決るため,カメラシステム全体を冷凍箱にいれたドライアイスで冷却する方法をとった.
本研究の初期成果は1999年8月米国プリンストン大学で開かれた非中性プラズマ物理学ワークショップで報告し,大きな反響を得た.その成果は米国物理学会から刊行されたモノグラフに掲載された.その後の結果はJournal Physical Soc.JapanのLetter(1999年12月号)に掲載され,更に新しい結果はPhys.Rev.Lett.に投稿中である.(2000年1月)
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[Publications] Yasuhito Kiwamoto,Kiyokazu Ito,Akio Sanpei,Akihiro Mohri et al.: "Accelerated Merging of Electron Vortices in Background Vorticity"Journal of Phys. Soc. Japan (Letter).. Vol.68,No.12. 3766-3769 (1999)
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[Publications] Yasuhito Kiwamoto,Kiyodazu Ito,Akio Sanpei,Akihiro Mohri et al.: "2-D Interaction of Discrete Electron Vortices"Non-neutral Plasma Physics III (AIP Conference Proceedings 498) ed. J J Bollinger, R. L. Spencer and R. C. Davidson. 99-105 (1999)
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[Publications] 際本泰士: "ムービーで見るプラズマ・核融合 「電子プラズマ渦の運動」"プラズマ・核融合学会誌. Vol.76,No.1. CD-ROM (2000)
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[Publications] T.Saito,M.Ichimura,Y.Kiwamoto et al.: "Enhanced axial loss of electrons from a tandem mirror induced by an Alfven ion cyclotron wave"Phys. Rev. Lett.. Vol.82,No.6. 1169-1172 (1999)
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[Publications] A.Mohri,Y.Kiwamoto,T.Yuyama,T.Michishita,et al.: "Experiments on Nonneutral Plasma Confinement in a Field Composed of a Magnetic Quadrupole and Electric Octapole"Proc. 26th European Conf on Controlled Fusion and Plasma Physics, at Maastricht, Netherlands. 4 (1999)
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[Publications] K.Yatsu,L.G.Bruskin,Y.Kiwamoto et al.: "Plasma confinement in the GAMMA 10 tandem mirror"Nuclear Fusion. Vol.39,No.11Y. 1707-1712 (1999)
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[Publications] T.Saito,Y.Tatematsu,Y.Kiwamoto et al.: "Axi-symmetrization of radiation pattern and two wave heating of fundamental ECRH in GAMMA 10"Fusion Engineering and Design. (2000)
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[Publications] Y.Tatematsu,T.Saito,Y.Kiwamoto et al.: "Cyclotron Emission Spectra from Collsionless Electrons Resonantly Heated by Cyclotron Waves in a Magnetic Mirror"Fusion Engineering and Design. (2000)
