Development of a high-resolution scheme for relativistic magnetohydrodynamics that opens up an interdisciplinary research

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K11851
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60100:Computational science-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Miyoshi Takahiro 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (60335700)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 博之 駒澤大学, 総合教育研究部, 准教授 (80613405) ; 野中 千穂 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (10432238)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 磁気流体力学 / 高解像度数値解法 / 学際領域開拓 / 高エネルギー原子核物理学 / 高エネルギー天体物理学

Outline of Final Research Achievements

Macroscopic dynamics of high-energy phenomena such as high-energy astrophysical phenomena and high-energy heavy-ion collisions is well described in the framework of relativistic hydrodynamics. Moreover, effects of magnetic fields on the dynamics are recently attracting attention. Thus, the objective of this study is to develop advanced numerical methods for relativistic magnetohydrodynamics and to pioneer and interdisciplinary field of high-energy astrophysics and high-energy nuclear physics. We developed a novel relativistic resistive magnetohydrodynamic code in an expanded coordinate, and achieved the world’s first relativistic resistive magnetohydrodynamic simulation for high-energy heavy-ion collision experiments.

Free Research Field

磁気流体力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高エネルギー現象の巨視的挙動は、相対論的流体力学の枠組みでよく記述される。特に高エネルギー天体現象において、磁場の果たす役割は極めて重要である。一方、高エネルギー原子核衝突においては、極めて強い磁場の生成が予期されるが、その効果は全く未知である。そこで本研究では、新たな相対論的抵抗性磁気流体力学コードを開発し、世界で初めて高エネルギー原子核衝突実験を模擬した相対論的抵抗性磁気流体力学シミュレーションに成功した。本研究の今後の進展により、高エネルギー原子核衝突に対する新描像の確立と共に、高エネルギー天体現象に対する新たな科学的知見の反映が期待できる。