2021 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 / 非線形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、磁気リコネクションの素過程は、高エネルギー天体現象から爆発的にX線やガンマ線を放射するメカニズムとしても注目されており、特に強磁場天体での相対論的なプラズマ領域での性質を理解することが急務となっている。特に、磁気エネルギーの解放率を理解することが、爆発的現象を考える上で重要である。従来より、リコネクションのエネルギー解放率は、電流層の厚みが厚い場合は非常に遅く、薄い場合は大きくなると考えられてきた。
初年度は、反平行磁場を維持する電流層のドリフト速度が光速に近くなる場合、すなわち、薄い電流層での磁気リコネクションについて研究を行った。ドリフト速度の慣性質量効果が効いてくると、無衝突系での実効的電気抵抗が小さくなり、リコネクションの成長が著しく抑えられることを明らかにした。
今回は、電流層の厚みが厚い場合について、爆発的成長が起きるかどうかについて調べた。線形段階では、従来より知られている無衝突リコネクションの理論解析の結果とPICシミュレーションの結果は完全に一致して、線形成長率は非常に小さいことを確かめたうえで、非線形発展に着目した。リコネクションの成長が始まって繋ぎ変わった磁場強度が増え始める初期の非線形段階では、成長率が大きくなり、さらにその成長率は、電流層の厚さには寄らないことをPICシミュレーションで見出した。また、この計算結果を記述する、非線形発展の理論を提唱した。PICシミュレーション結果と理論解析を総合的に議論した成果は、Physics of Plasmasに出版された。
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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
コロナ禍で海外出張がとりやめになり、国内はもとより諸外国の研究者などとの自由な意見交換などが著しく難しくなった。特に、高エネルギー天体への応用を含めた研究活動は諸外国で研究をしている方が多い。しかし、オンライン会議などを通して、国際セミナー発表や学会発表などを行い、おおむね順調に研究を進めることが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは、主に電子・陽電子系での磁気リコネクションを扱ってきたが、今後は、イオン・電子系（イオンと電子の質量が異なる系）についても考察する。
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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おおきく制限されたため。本研究を進めるにあったって自由な発想に基づく意見交換は大切であり、引き続きオンライン会議や部分的に再開した対面での国際会議の機会を利用して、予定した研究内容を進めていく。
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