2023 Fiscal Year Research-status Report
Study of ion acceleration by hybrid particle-Vlasov simulation
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20K04056
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
簑島 敬 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(数理科学・先端技術研究開発センター), 副主任研究員 (00514811)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 洋介 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (20397475)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | プラズマ粒子シミュレーション / ブラソフシミュレーション / 磁気リコネクション / 相対論プラズマ / 多成分プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、宇宙プラズマにおける高エネルギーイオン加速問題に取り組むために、質量が軽く熱い電子の速度分布は連続体として、重くて冷たいイオンは粒子として扱い、大規模第一原理プラズマシミュレーションを実現する新しい数値計算手法を開発する。
そして、太陽地球圏のイオン加速現場である無衝突衝撃波や磁気リコネクションを想定した数値計算を実行して、これらの現象におけるイオン加速機構を明らかにすることが目的である。
令和五年度は、数値計算コードの開発と論文の執筆、およびプロダクトランを行った。コードの開発では、相対論プラズマ、多成分プラズマへの拡張を行い、性能評価を行った。相対論プラズマの速度分布を連続体で精度良く解くために、従来手法よりさらに高精度の解法の開発を行った。
プロダクトランとして、磁気リコネクションの数値実験を実施した。この計算では人工的な緩和項を加えることで、リコネクションにおける微視的スケールから巨視的スケールへの遷移過程を調査した。微視的スケールで無衝突プラズマの運動論効果により局所的な電気抵抗が発生した後に緩和項を有効にしたところ、リコネクションの磁気流体モデルで提唱されているぺチェック型スローショックが発生し、高速リコネクション維持された。この結果は、アドホックな電気抵抗モデルを用いることなく、微視的スケールから巨視的スケールに至る高速リコネクション過程を示唆していると考えられる。
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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
数値計算手法の開発、コードの開発、プロダクトランの実行とその解析において、想定以上の成果が得られているが、その一方で、論文出版が遅れている。
以上を踏まえて、本研究課題の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在執筆中の数値計算手法に関する論文を書き上げ、投稿する。
磁気リコネクションの数値実験ではパラメータ調査を実施して、巨視的スケールにおけるスローショックの発生機構を詳しく調査する。
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| Causes of Carryover |
（理由）
論文出版費用に充てる予定だったが、投稿が遅れたため。
（使用計画）
令和六年度の論文出版費用に充てる。
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