Study on Ion cyclotron wave particle interaction in multi-dimensional space

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K14402
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Shoji Masafumi 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特任助教 (80722082)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 波動粒子相互作用 / 地球磁気圏 / プラズマ波動

Outline of Final Research Achievements

In the inner magnetosphere, a few Hz frequency wave, so-called electromagnetic ion cycrotron emission, with frequency drift causes drastic change of the relativistic electron and highly energetic proton distributions. In-situ energy transfer between the wave and plasma particle which is theoretically suggested has not been detected. We performed real-scale simulations to find the condition of the nonlinear wave generation and spatial and temporal distribution, collaborating with the spacecraft observation analysis. The modulation of the energetic ion distribution function and resulting contribution to the magnetospheric plasma dynamics by the electromagnetic ion cyclotron waves are also studied.

Free Research Field

宇宙プラズマ物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

非線形理論で提唱されるその粒子散乱効率及び成長率は線形的なアプローチよりも遥かに効率が良いERG衛星の重要な観測対象である、電子スケールの波動のコーラス放射に対しても同様のアプローチが可能であるため、国内外から注目されている研究課題である。申請者は国際的なデータ解析チームと、EMIC 放射の大規模シミュレーション結果と観測結果との融合解析手法を議論することによって、低周波非線形波動の放射線帯プラズマダイナミクスへの影響についての総合的な理解に貢献できる。