2021 Fiscal Year Research-status Report
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19K03953
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松清 修一 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (00380709)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 太陽圏境界 / 宇宙線 / 粒子加速・輸送 / 微物理特性 / MHD計算 / フル粒子計算 / テスト粒子計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
日ごとの太陽風情報を入力とした時間非定常3次元MHD計算を行い、ボイジャーデータをおおむね説明するグローバル太陽圏の再現に成功した。これに付随して、MHD計算の内側境界をこれまでの50AUから1AUまで太陽に近づけた。（当初計画課題Aに相当）
2次元PIC計算によるピックアップイオンを含む斜め衝撃波の計算に着手した。（当初計画課題Bに相当）
3次元MHD計算データと組み合わせたテスト粒子計算により、銀河宇宙線の太陽圏内への侵入、輸送過程の粒子軌道パターンを詳細に調べた。移流拡散方程式では考慮されていないタイプを含んださまざまな粒子軌道パターンが存在することを見出し、結果をAstrophysical Journalに発表した。また、粒子統計の解析手法を整備した。これは、計算空間に配置する初期の粒子分布の偏りを補正するもので、これにより計算結果を観測データと比較できるプラットフォームを構築した。内側境界に到達した銀河宇宙線の位置分布に太陽圏構造を反映した偏りが生じること、その偏り具合は粒子エネルギーに応じて異なることが分かった。加えて、終端衝撃波近傍のピックアップイオンの挙動を同様のテスト粒子計算で追うことで、宇宙線異常成分の生成過程を議論した。極域の終端衝撃波は衝撃波角が斜めになっており、ここでフェルミ加速によるピックアップイオンの加速が効率的に起こることを明らかにしたほか、加速された粒子が太陽風による対流効果に抗して最終的に内側境界まで到達できることも示した。（当初計画課題Cに相当）
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度はおおむね順調に進めることができたが、昨年度コロナ禍によって生じた遅れを取り戻すまでには至らなかった。MHD計算とテスト粒子計算では具体的な成果を上げることができた一方、PIC計算では斜め衝撃波の計算が途中になっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ピックアップイオンを含む斜め衝撃波のPIC計算を継続し、ピックアップイオンの加速機構を解明する。
これまでのテスト粒子計算による粒子統計の議論では、内側境界への粒子の到達位置が銀河宇宙線のエネルギーに依存して異なることがわかっている。調査するエネルギー範囲を拡大するとともに、統計精度を上げ（つまり粒子数を増やし）、波動によるピッチ角散乱の効果をも取り入れた計算に深化させる。
結果を統合して、太陽圏境界における粒子加速・輸送の特徴を精査する。
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| Causes of Carryover |
今年度分に関しては、引き続いてのコロナ禍で、使用予定であった旅費の大部が未使用となった一方、研究員を雇用した分人件費が増えた。結果として前年度に未使用となった分に相当する額が繰り越された。繰り越し分は引き続き人件費として研究員の雇用に充てるほか、対面開催が増えつつある国内外の会議に参加するための旅費としても使用する。
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