2020 Fiscal Year Annual Research Report
Magnetic reconnection in non-neutral plasmas
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18K18748
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
星野 真弘 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90241257)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 磁気リコネクション / 非中性プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気リコネクションは、実験室プラズマから太陽系プラズマおよび宇宙プラズマまで、磁場とプラズマの運動に伴い反平行磁場形状を持つプラズマシートに蓄積された磁場エネルギーが熱エネルギーや運動エネルギーに変換される重要な素過程として研究が行われてきた。しかし、過去数十年におよぶ先行研究では、プラスの電荷をもったイオンとマイナスの電荷をもった電子の数密度がほぼ等しい、いわゆる電気的中性を満たす条件下での磁気リコネクションについての研究であった。しかし、例えば、高速回転する強磁場を持つ中性子星のパルサー磁気圏では、磁気リコネクションによる莫大な磁場エネルギーの解放が起きていることが、最近注目されるようになってきているが、この領域では電気的中性の条件が満たされないことも知られている。そのため、このような天体での磁場エネルギー解放過程を理解するためには、従来の中性プラズマでの磁気リコネクションの理解に加えて、非中性プラズマ中での磁気リコネクションの研究も必要不可欠になってきた。本萌芽研究では、非中性プラズマ中での磁気リコネクションのエネルギー解放について、空間2次元の電磁粒子シミュレーションを用いて、有限の静電場を有するプラズマシートについて、その安定性と時間発展を調べた。特に、人工的ではあるが空間非一様な重力を加えた非中性プラズマシート、また電気的中性条件を満たす通常のハリス解をもとにそのローレンツ変換で得られるプラズマシートの時間発展について考察した。通常のハリス解からローレンツ変換得られるプラズマシートの線形成長率は、単にローレンツ因子の時間の延びで理解できることを確認した。非一様重力については今後の課題となった。
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