2013 Fiscal Year Annual Research Report
波動粒子相互作用直接観測システムの開発による相対論的電子加速機構の研究
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23224011
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小野 高幸 東北大学, 大学院理学研究科, 教授 (10141996)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小嶋 浩嗣 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (10215254)
三好 由純 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (10377781)
加藤 雄人 東北大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60378982)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | 超高層物理学 / 磁気圏・電離圏 / 宇宙科学 / 計算物理 / 人工衛星 |
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| Research Abstract |
波動粒子相互作用解析装置(SWPIA)を開発し、世界初となるプラズマ波動―粒子間相互作用の直接計測実現を目的とする。「SWPIA計測システム」の開発では、SWPIAで重要となる「波形位相」において、その較正の段階でエラーが増大しないよう、窓関数、および、時系列データの取り扱い方について検討を行い位相誤差が非常に少なくする手法を確立した。スペースプラズマ実験では、傍熱型電子ビームにより安定した波動粒子相互作用が実現できるようになり、ビーム周辺におけるドリフト波の励起が確認できるに至った。さらに、直線型プラズマチェンバーを用いた電子温度勾配モードとドリフト波の励起についての実験での、プラズマ波動励起過程の直接計測に関する実験を開始した。この実験では、波動電場ベクトルとイオン流速ベクトルとを同時に計測するコンビネーションプローブを設計・開発して計測に用いた。初期結果として、コンビネーションプローブが所期の計測精度を達成できていることと、チェンバー内で励起するkHz帯のドリフト波の電場とイオン電流の各ベクトル量を計測できていることが確かめられた。「SWPIAシミュレータ」については、磁気嵐時の現実的な状況における高エネルギー電子のダイナミクスとホイッスラーモード波動の励起の解析を行うために、高速の太陽風が生じたときの人工衛星データを境界条件としたモジュールAのシミュレーションを行い、観測されたデータとの比較を行った。また、平成24年度に開発した手法によって、非線形のホイッスラーモード波動の時空間分布も導出した。この結果、南向きの惑星間空間磁場を含む高速太陽風と北向きの惑星間空間磁場を含む高速太陽風のときでは、線形および非線形段階のホイッスラーモードの時空間変化は顕著な違いが生じ、観測された結果と調和的であった。モジュールBについては、平成24年度に得られた成果を学術誌に発表すると共に、モジュールAの計算結果に基づいて高エネルギー電子の初期速度分布を与えるモジュールを開発し、連携計算の実行環境を整えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
(抄録なし)
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Research Products
(26 results)
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[Journal Article] Direct Measurement of Nonlinear Wave-Particle Interactions in the Earth's Magnetosphere : Wave-Particle Interaction Analyzer (WPIA) for ERG Mission2014
Author(s)
Katoh, Y., M. Hikishima, H. Kojima, Y. Omura, S. Kasahara, M. Hirahara, Y. Miyoshi, K. Seki, K. Asamura, T. Takashima, and T. Ono
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Journal Title
JPS Conf. Proc
Volume: 1
Pages: 015100
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Significance of Wave-Particle Interaction Analyzer for direct measurements of nonlinear wave-particle interactions2013
Author(s)
Katoh, Y., M. Kitahara, H. Kojima, Y. Omura, S. Kasahara, M. Hirahara, Y. Miyoshi, K. Seki, K. Asamura, T. Takashima, and T. Ono
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Journal Title
Ann. Geophys
Volume: 31
Pages: 503-512
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Wave-Particle Interaction Analyzer (WPIA) for direct measurements of nonlinear wave-particle interactions in the Earth's magnetosphere2013
Author(s)
Katoh, Y., M. Hikishima, H. Kojima, Y. Omura, S. Kasahara, M. Hirahara, Y. Miyoshi, K. Seki, K. Asamura, T. Takashima, and T. Ono
Organizer
The 12th Asia Pacific Plasma Conference
Place of Presentation
千葉
Year and Date
2013-07-14
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[Presentation] Geospace Exploration Project : ERG2013
Author(s)
Miyoshi, Y., T. Ono, T. Takashima, K. Asamura, M. Hirahara, Y. Kasaba, A. Kumamoto, A. Matsuoka, H. Kojima, K. Shiokawa, K. Seki, M. Fujimoto, T. Nagatsuma, and ERG working group
Organizer
29th International Symposium on Space Technology and Science
Place of Presentation
名古屋
Year and Date
2013-06-05
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[Presentation] Significance of Wave-Particle Interaction Analyzer for direct measurement of nonlinear wave-particle interactions2013
Author(s)
Katoh, Y., H. Kojima, Y. Omura, S. Kasahara, M. Hirahara, Y. Miyoshi, K. Seki, K. Asamura, T. Takashima, and T. Ono
Organizer
EGU General Assembly 2013
Place of Presentation
ウィーン、オーストリア
Year and Date
2013-04-09
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