2022 Fiscal Year Annual Research Report
電子運動に駆動される磁気リコネクションの微視的物理過程と電磁場構造に関する研究
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21J20499
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
境 健太郎 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | レーザー / プラズマ / 実験室宇宙物理 / 磁気リコネクション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子運動に駆動される磁気リコネクションの局所的な流れ場・電磁場の計測を行った。協同トムソン散乱を用いて局所的な電子・イオンの速度の空間分布を測ったところ、イオンの運動は変化しない一方で電子は電子Alfven速度程度で分離していく構造を持つことが分かった。これは磁気リコネクションにおける電子のアウトフローだと考えられる。磁気プローブを用いてリコネクション領域から離れた位置の磁場を計測すると、磁気リコネクションの結果生じたプラズモイドの伝播だと考えられる磁場の時間的な反転と、電子スケールの波動であるwhistler波を検出した。微視的な粒子の運動と電磁場構造を計測することで、磁気リコネクションが電子のスケールで起きていることが明らかになり、先行研究 [Y. Kuramitsu et al., Nat. Commun. (2018)] で示した電子Alfven速度程度で分離するプラズマの構造が電子の運動に対応していることが分かった。
また、高強度レーザーを用いて生成した非平衡プラズマの散乱光のスペクトルを計測する実験を行った。関西光科学研究所のJ-KARENレーザーを用いて生成したプラズマからの散乱光をイメージング計測することで空間分布を、分光計測することで波長スペクトルを取得した。メインパルスの到達前にターゲットと相互作用する比較的弱い光であるプレパルスの強度を変化させることで、メインパルスと相互作用する時点でのプラズマの状態を変化させて空間分布・スペクトルの比較を行った。イメージング計測の結果、プレパルスが弱い場合レーザー集光位置において散乱光が強いことが分かった。波長スペクトルには周期的に波打つような構造が存在することを確認した。波長スペクトルの形状についてシミュレーションを用いて検証を行っていく。
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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
当初の目的であった、磁気リコネクション中のミクロな電子・イオンの運動およびリコネクションに付随する磁場構造・波動を検出することに成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
高強度レーザーを用いて生成した非平衡プラズマからの散乱光のスペクトルについて粒子シミュレーションを用いて研究する。これまで行ってきた集光オプティクスの異なる2種類の実験で観測された波長領域の周期的構造の起源を統一的に理解することを目標とする。
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Research Products
(15 results)
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[Journal Article] Direct observations of pure electron outflow in magnetic reconnection2022
Author(s)
Sakai K.、Moritaka T.、Morita T.、Tomita K.、Minami T.、Nishimoto T.、Egashira S.、Ota M.、Sakawa Y.、Ozaki N.、Kodama R.、Kojima T.、Takezaki T.、Yamazaki R.、Tanaka S. J.、Aihara K.、Koenig M.、Albertazzi B.、Mabey P.、Woolsey N.、Matsukiyo S.、Takabe H.、Hoshino M.、Kuramitsu Y.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 12
Pages: 10921
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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