2017 Fiscal Year Research-status Report
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17K18812
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
黒澤 耕介 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 研究員 (80616433)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥住 聡 東京工業大学, 理学院, 准教授 (60704533)
村主 崇行 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 特別研究員 (50599149) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 天体衝突 / 衝突雷 / 放電現象 / 惑星古環境 / 粉体 / スフェリュール / 二段式水素ガス銃 / 衝突実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
天体衝突が起こると粉砕された岩石微粒子が上空へ放出される. このとき火山雷(かざんらい)と同様の放電現象が起こると期待される. 我々はこれを「衝突雷(しょうとつらい)」と名付けた. 天体衝突の際に衝突雷が発生することを実験的・理論的・数値的に示し, 惑星古環境を探る新たな視点を提供することが本研究の目的である.
平成29年度には予備実験として宇宙科学研究所の縦型銃を用いて粉体層への衝突実験を実施した. 無数に行われてきた過去の衝突実験との差異は, 遮光条件かつ光源を用いずに可視光と赤外線の高速カメラで衝突放出物の自発光を観測したことである. 結果は以下である. (1) 実験室スケールでは大規模な放電構造は形成されない, (2) 数mm程度の自発光を放つ光点が無数に発生する, (3) 実験後には出発試料の数倍の大きさの熔融を経験したような物体が回収される, (4) 上記(1)-(3)の結果は衝突速度やガス圧を変えても定性的には変化しない. 特に衝撃加熱がほとんど効かないと予想される秒速2 km/s程度の低速度衝突でも, 可視光で自発光が確認されたことは興味深い. 何らかのエネルギー局在化現象が起きていることは確かである. 小規模な放電現象によるものである可能性を検証すべく今後は可視光, X線の分光器を用いて自発光のスペクトルを取得する予定である. このためX線分光器の選定作業を行い, 納品済みである.
室内での放出物カーテン形成実験において衝突雷が発生しうるパラメータを探るため、過去の粒子衝突帯電の実験データに基づく解析的な電荷分離モデルを構築した。その結果、粒子の衝突速度分布とサイズ分布を与えれば、任意の実験パラメータ下において衝突雷が発生するかどうかを予言することが可能になった。 また天体衝突時の放出速度-放出位置-質量分布を解析的に計算する新しいモデルを構築した.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在までに衝突雷の実験検証に向けた予備実験による手順確立, 上空に放出された微粒子群の統計挙動を表現する解析モデルの構築を実施した. X線分光器の選定に時間を要したため, 現在までにX線による観察は行うことができていないが, 機器の納品は完了している. 分担研究者の離脱により数値的検討が進んでいないが, 似たような計算が可能なオープンソースの数値コードの利用に向けた検討を開始した.
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| Strategy for Future Research Activity |
「研究実績の概要」で述べたように予備実験で室内実験スケールでは無数の自発光を放つ光点が観察された. 光の正体を明らかにするため, 可視光, X線領域のスペクトルを取得する. 特に何らかの輝線が検出された場合には放電のような高エネルギー密度現象が起きたことを示すことができる, 熱で光っているだけであれば, 可視光領域に灰色放射の連続スペクトルが観察されることが予想され, 原因を切り分けることができる. 衝突雷の予言モデルは完成したが、粒子の衝突速度分布がいまだ不定なパラメータとして残っている。今後の研究では, N体数値計算を用いて粒子の衝突速度分布を正確に評価する予定である. 月の新鮮なクレータに特徴的なレイ構造を再現する衝突放出物の相互衝突速度を決定し, 解析モデルに取り入れる. さらにコードに手を加えて放出物中の電場分布進化を計算する手順を探ることも検討している.
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| Causes of Carryover |
X線分光器の選定に時間を要したため, 平成29年度の実験にはX線分光器の納品が間に合わなかった. 次年度繰越額は納品されたX線分光器を真空チャンバ内に設置するための治具の製作のために使用する.
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