2021 Fiscal Year Research-status Report
高強度場中の荷電粒子に働く輻射反作用力と輻射場及び誘導場の理解
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19K03786
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中村 龍史 福岡工業大学, 情報工学部, 教授 (40318796)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 輻射反作用 / LAD方程式 / 高強度場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
輻射荷電粒子に対する古典電磁気学における運動方程式として Lorentz-Abraham-Dirac (LAD) 方程式が広く知られている。しかしLAD方程式は時間に対する３階の微分項を含むことから、解析的な積分が難しいだけでなくその数値的な積分も非常に難しいことが分かっている。そのため輻射反作用が無視できない系の解析においては、LAD方程式の輻射反作用力を摂動近似した Landau-Lifshitz (LL) 方程式などの積分可能な方程式を代用することが多いが、その妥当性については検討が必要である。
昨年度の研究において、LAD方程式と代用される主要な方程式に対して定常解を導出しその定量的な比較を行うことで、量子効果が無視できる領域においてはLAD方程式とこれらの方程式の差は極めて小さいことを示した。本年度は、LAD方程式とLL方程式、Mo-Papas方程式、Ford-O’Connell方程式を用いた場合の輻射出力や量子パラメータの定量的比較を行った。また、高階微分項を含むSchott項を質量に繰りこんだ方程式についても検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の中心テーマである輻射荷電粒子の運動方程式としてのLAD方程式の妥当性の検証については、これまでの研究である程度達成できたと考える。すなわち、一様な電場および磁場中の荷電粒子の定常解をLAD方程式および上述の他の主要な方程式を用いて導出し、そららを定量的に比較しすることで、古典領域においては高い精度でこららの解が一致することを確認した。本年度は、すでに得られた解析解を基に、輻射率と量子効果が支配的であるかを判断する際にもちいる量子パラメータについてLAD方程式と他の主要方程式との比較を行った。その結果、これらの２つのいずれに対しても、古典領域であればLAD方程式と他の方程式との間に大きな差異はみられなかった。しかし一方で、もう一つの重要な運動である一様加速運動については輻射反作用力が消えるためその比較が容易でなく、今後の研究課題として残った。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年の年度末に参加を予定していた国内会議が急遽オンライン開催となり、そのための旅費であった若干の金額が残ったため、研究期間を１年延長することになった。しかし、本申請研究の中心は大部分が完了しており、本研究に係る来年度の主な活動としては学会発表による研究成果の発表を考えている。また、７．に記載した今後の課題については、次年度以降の新規研究課題に引き継ぐ予定である。
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| Causes of Carryover |
年度末に発表を行った会議（日本物理学会）が開催の１月前に急遽オンライン開催となったため、用意していた出張旅費が残ったため。
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