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2011 Fiscal Year Final Research Report

Study of collisionless shocks, particle acceleration and magnetic field generation by using large-scale plasma particle simulation

Research Project

  • PDF
Project/Area Number 22740164
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionHiroshima University (2011)
Osaka University (2010)

Principal Investigator

TSUNEHIKO Kato  広島大学, 大学院・理学研究科, 特任助教 (90413955)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Keywordsプラズマ / 衝撃波 / 粒子加速 / 不安定性 / 磁場生成 / 宇宙物理学 / レーザー実験
Research Abstract

By using large-scale plasma particle simulations, we study high-Mach number collisionless shocks in weakly magnetized electron-proton plasmas, which are frequently driven in a variety of astrophysical environment, such as supernova remnants. It is shown that the Weibel instability is driven in the shock transition region even in perpendicular shocks, and then, turbulent magnetic fields are generated by this instability in the transition region and the downstream region. It is also found that in quasi-parallel shocks a particle acceleration mechanism similar to the Fermi acceleration works and efficiently generates high-energy particles with a power-law energy spectrum.

  • Research Products

    (15 results)

All 2012 2011 2010

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Collisionless shockwaves formedby counter-streaming laser-producedplasmas2011

    • Author(s)
      X Liu, Y T Li, Y Zhang, J Y Zhong, W DZheng, Q L Dong, M Chen, G Zhao, YSakawa, T Morita, Y Kuramitsu, T N Kato, L M Chen, X Lu, J L Ma, W M Wang, Z MSheng, H Takabe, Y-J Rhee, Y K Ding, S EJiang, S Y Liu, J Q Zhu and JZhang
    • Journal Title

      New Journal of Physics

      Volume: 13 Pages: 8

    • DOI

      doi:10.1088/1367-2630/13/9/093001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Collisionless shockgeneration in high-speedcounter-streaming plasma flows by ahigh-power laser2010

    • Author(s)
      T. Morita, Y. Sakawa, Y. Kuramitsu, S. Dono, H. Aoki, H. Tanji, T. N. Kato, Y. T. Li, Y. Zhang, X. Liu, J. Y. Zhong, H. Takabe, and J. Zhang
    • Journal Title

      Physics of Plasmas

      Volume: 17 Pages: 15

    • DOI

      doi:10.1063/1.3524269

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nonrelativistic collisionless shocks inweakly magnetized electron-ion plasmas : two-dimensional particle-in-cell simulationof perpendicular shock2010

    • Author(s)
      Tsunehiko N. Kato, Hideaki Takabe
    • Journal Title

      The AstrophysicalJournal

      Volume: 721 Pages: 828-842

    • DOI

      doi:10.1088/0004-637X/721/1/828

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 超高強度レーザーによる真空崩壊と電子対プラズマ生成2012

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本天文学会2012年春期年会
    • Place of Presentation
      龍谷大学深草キャンパス(京都府京都市)
    • Year and Date
      2012-03-20
  • [Presentation] 宇宙の無衝突衝撃波とPICシミュレーション2012

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      STEシミュレーション研究会
    • Place of Presentation
      広島大学東千田キャンパス(広島県広島市)
    • Year and Date
      2012-03-02
  • [Presentation] 斜め衝撃波でのイオン加速2011

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      第24回理論懇シンポジウム「理論天文学・宇宙物理学の革新」
    • Place of Presentation
      国立天文台三鷹キャンパス(東京都三鷹市)
    • Year and Date
      20111105-07
  • [Presentation] 無衝突衝撃波でのイオン加速2011

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      高エネルギー宇宙物理学研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2011-12-17
  • [Presentation] 背景磁場に対して斜めに伝搬する高マッハ数の無衝突衝撃波2011

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本天文学会2011年秋期年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学郡元キャンパス(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] 宇宙の衝撃波と粒子加速2011

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      瀬戸内サマーインスティテュート
    • Place of Presentation
      岡山県青少年教育センター閑谷学校(岡山県備前市)
    • Year and Date
      2011-09-01
  • [Presentation] 高マッハ数の無衝突衝撃波のPICシミュレーション:衝撃波遷移層で起きる不安定性について2011

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      「若手・中堅研究者が見据える次世代の宇宙物理」研究会
    • Place of Presentation
      チサンリゾート石垣(沖縄県石垣市)
    • Year and Date
      2011-02-25
  • [Presentation] 高マッハ数の無衝突衝撃波のPICシミュレーション:衝撃波遷移層で起きる不安定性について2011

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      山形大学理学部物理学科宇宙物理学研究グループ談話会
    • Place of Presentation
      山形大学理学部(山形県山形市)
    • Year and Date
      2011-02-04
  • [Presentation] 無衝突衝撃波のシミュレーション2011

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      次世代スーパーコンピューティング・シンポジウム2010および第1回戦略プログラム5分野合同ワークショップ
    • Place of Presentation
      ニチイ学館神戸ポートアイランドセンター(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2011-01-17
  • [Presentation] 高マッハ数の無衝突衝撃波での加熱過程について:衝撃波遷移層で起きる不安定性2010

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      第23回理論懇シンポジウム「林忠四郎先生と天文学・宇宙物理学」
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所湯川記念館・パナソニックホール(京都府京都市)
    • Year and Date
      2010-12-20
  • [Presentation] 高マッハ数の無衝突衝撃波のPICシミュレーション:衝撃波遷移層で起きる不安定性について2010

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      高エネルギー宇宙物理学研究会
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2010-10-14
  • [Presentation] 弱い背景磁場中の無衝突衝撃波のダイナミクス2010

    • Author(s)
      加藤恒彦
    • Organizer
      日本天文学会2010年秋季年会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2010-09-23

URL: 

Published: 2013-07-31  

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