2020 Fiscal Year Research-status Report
相対論的ドリフト電流を持つプラズマシートの磁気リコネクション
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20K20908
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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) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 磁気リコネクション / 相対論プラズマ / パルサー風 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気リコネクションは、磁場の極性が反転する電流層に閉じ込められたプラズマが磁力線のつなぎ替えにより起きる不安定で、太陽フレアや地球磁気圏サブストームなどの磁気爆発現象の解明や、核融合プラズマでのディスラプション現象を制御する物理過程として数多くの研究がなされてきている。近年、この磁気リコネクション過程は、パルサー磁気圏やマグネター、宇宙ジェット等の相対論的高温プラズマでの現象の理解にも欠かせない物理機構として注目されて、ガスの温度が相対論的な場合の研究の進展があった。しかし、パルサー風では、更に電流層が粒子のドリフト速度が相対論的になる場合についても理解する必要がある。本研究では、相対論的ドリフト速度を持つ電流層の磁気リコネクション過程を、線形解析および粒子コードを用いた数値シミュレーションで調べた。まず線形解析では、従来の無衝突リコネクションの線形ブラソフ方程式の解法を発展させて、ドリフト速度が光速になった極限でのランダウ共鳴を考慮した無衝突電気伝導度の表式を導き、リコネクションの線形成長率を求めた。次に、プラズマ粒子コードを用いた数値シミュレーションで、求めた線形理論と比較した結果、線形成長率がよく一致することを確かめた。そして、ドリフト速度のローレンツ因子が大きくなるについて磁気リコネクションの成長率が遅くなっていくことを明らかにした。また中性子星磁気圏においてはパルサー風の膨張に伴いドリフト速度が増大すると考えられているが、この状況を念頭においた論文をアストロフィジカル・ジャーナルに出版した。
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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
相対論的ドリフト速度の磁気リコネクションの素過程の研究は、線形解析も数値シミュレーションも予定より順調に進捗した。一方、リコネクションのパルサー風への応用については、当初諸外国の研究者等との意見交換を行いながら進める予定であったが、コロナ禍で海外出張が取りやめになりやや停滞気味である。しかし、総合すればおおむね順調に進展している状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの空間2次元の線形段階での理解をもとに、長時間計算による非線発展や、空間3次元の効果について考察していく。
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| Causes of Carryover |
主な理由は、コロナ禍で国際学会および研究会などが中止となり、諸外国との研究者との対面での交流が出来なくなり、知見や情報交換などが大きく制限されたため。本研究を進めるにあたって意見交換は補助的な位置付けではあるが、引き続きオンライン会議などの機会を利用して予定した計画内容を進めていく。
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