2014 Fiscal Year Annual Research Report
運動論的乱流形成とその散逸に伴うプラズマ加熱・粒子加速機構
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26287119
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
齊藤 慎司 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60528165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成行 泰裕 富山大学, 人間発達科学部, 准教授 (50510294)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 宇宙プラズマ物理 / 太陽風プラズマ / 計算物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では運動論的乱流の励起と散逸、またそれに伴うプラズマ加速・加熱機構について理解することを目的としている。小スケールな（イオン・電子の慣性長もしくはラーモア半径程度）運動論乱流は、スケールの大きい磁気流体乱流からエネルギーを供給され、それに伴いエネルギーの散逸を行い、プラズマ加熱や粒子加速に寄与すると考えられている。しかしながら、運動論乱流をどのようにしてMHD域から励起するのかや、どのようにしてそれを散逸するのかは、さまざまなモデル提案がなされている。本研究では、プラズマ粒子の運動論を含めた大規模粒子シミュレーションを行うことにより、磁気流体波動を起源とした運動論的乱流形成プロセスを再現し、その散逸過程について研究を行っている。
この研究を実施するためにはスーパーコンピュータを用いた大規模演算が必要となる。この実現のため、今年度は分散並列型演算システムである名古屋大学のcx400システム上で並列演算を実行するための粒子シミュレーションコード開発およびcx400システム上へのコード移植を行った。平成27度実施予定のイオンスケールからのwhistler乱流の非線形発展ついては、現在計算実行の準備を行っている段階である。この計算に先駆け、有限振幅を持ったwhistler波動の非線形散逸プロセスについて研究を行い、これまで波動散逸に対して注目されていなかったプラズマ不安定性が、散逸に対して重要な役割を担う可能性があるという結果が得られた。現在このプロセスについて論文を投稿し、査読結果に対する返答を準備中である。平成27年度から実施するwhistler乱流に関する研究において、今回提案しているプロセスが重要な役割を担うのではないかと注目している。
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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
今年度は運動論乱流の研究を進めながら、大規模粒子シミュレーション実行の基盤を固めることにあった。現在名古屋大学のスーパーコンピュータ上で大規模演算のための設定を準備中であり、5月末までには暫定的な計算結果が得られる予定である。このため現状ではおおむね順調に計画は進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
大規模粒子シミュレーションを用いてイオンスケールからのwhistler乱流の非線形発展およびその散逸メカニズムについて研究を行う。また、平成27年11月には共同研究者が所属しているグラーツ（オーストリア）で分担研究者と共に1-2週間ほど滞在し、運動論乱流物理に関する議論を行う。加えて、今年3月に打ち上げに成功したMMS衛星から得られる観測データについて、どういった方向性で観測とシミュレーションを比較し新しい乱流物理プロセスの理解に発展させるかを議論する予定になっている。
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| Causes of Carryover |
研究に関わる出張旅費が予想よりも支出が少なかったことと、今年度購入を考えていた解析・可視化用コンピュータの導入を見送ったためにあると考えられる。見送った理由としては、現在使用している解析・可視化用コンピュータがまだ十分利用可能であったため、新規導入時期を遅らせることで、より高パフォーマンスのコンピュータを導入し、研究期間中の全体効率を向上させたいと考えている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度はオーストリア・グラーツに1-2週間ほど滞在する予定であるので（11月前半）、このための旅費・滞在費として利用する予定である。また、年度前半中に、解析・可視化用コンピュータの入れ替え、周辺解析環境の改善を実施する予定である。
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