2016 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙高エネルギー粒子生成過程解明に向けたレーザープラズマ実験のための数値的研究
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14J03859
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
石井 彩子 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | ガンマ線バースト / 相対論的輻射流体計算 / レーザープラズマ実験 / 無衝突衝撃波 / モンテカルロ法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は, ガンマ線バースト(GRB)放射の解析および無衝突衝撃波形成を再現するためのレーザープラズマ実験の解析に向け, 輻射流体計算コードを開発した.
GRB放射を再現するためには, 流速のローレンツファクターが100を超えるような超相対論的流体場および非等方輻射場を適切に取り扱うことのできる手法を選択する必要があり, そのような計算は世界的にもまだほとんど行われていない. そこで, 申請者はモンテカルロ法を用いた輻射計算コードを開発し, あらゆる角度からの検証を行ってきた. 前年度に引き続き, 衝撃波形状が放射スペクトルに与える影響についてモデルを用いて検証し, さらに光子の初期放射位置を変化させたときの影響を調査し, ローレンツファクター100の速度で動く衝撃波について光子の平均自由行程との比が~1を超えるような衝撃波幅ではスペクトルの高エネルギー側のべきの指数が観測値と矛盾しないような値をとることを確認した. さらに, 輻射-流体カップリング計算コード開発に向けて, 相対論的ラグランジュ流体計算コードを開発した.
一方で, これまでに申請者らによって開発されたレーザープラズマ実験用輻射流体計算コードを用いて, 超新星残骸周辺での無衝突衝撃波形成を再現するための実験の解析を行った. 無衝突衝撃波はアルフベンマッハ数が3を超えるような臨界状態では特徴的な構造を持つが, 実験において臨界状態における無衝突衝撃波を形成できたという例はまだ報告されていない. 申請者は数値解析により実験を成功に導くことを目的とし, 前々年度および前年度の実験解析を行い, 前々年度のトムソン散乱計測の結果において見られる電子数密度のダブルピーク構造を計算結果において再現し, さらに1枚のターゲットを用いた前々年度の実験と2枚のターゲットを用いた前年度の実験を数値計算上で再現し比較した.
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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