プラズマ流におけるイオンおよびラジカル生成に関する量子力学的研究

Research Project

Project/Area Number	12750123
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Fluid engineering
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	川野聡恭東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00250837)
Project Period (FY)	2000 – 2001
Project Status	Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help	¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000) Fiscal Year 2001: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000) Fiscal Year 2000: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywords	プラズマ / ラジカル / 電子散乱 / 量子力学 / 数値シミュレーション / (e,2e)プロセス / 原子物理 / 衝突断面積 / (e,2e)機構
Research Abstract	昨年度からの研究に引き続き、電子一個を有する水素原子における電子衝突イオン化、すなわち、(e,2e)プロセスの理論と実験の精密な比較検討を行った。昨年度の成果と比較し、入射電子が引き起こすPolarization(分極)の物理的効果をより明確に吟味するとともに、既に開発された理論モデルおよび数値解析手法の有効性に関するより数理学的な研究を行った。ここで開発した理論モデルおよび数値解析手法の特徴は、部分波展開した半径方向基礎方程式(2階の微分方程式に交換項と呼ばれる積分項を含んだ形となる)において、交換項に対する近似を行わないことにある。これによって、入射電子のエネルギーが比較的低い場合、すなわち、実際のプロセスプラズマにおける電子エネルギー領域での、イオン化衝突現象の詳細な記述が可能になり、その解析精度も大幅に向上した。さらに、本研究によって、三重微分断面積を定量的に予測することが初めて可能となり、また、交換項やPolarizationの効果がより明確になった。英国ケンブリッジ大学が管理している実験データと比較検討を行った結果、従来の理論解析結果よりも実験事実をよりよく再現できることもわかった。これらの成果はまもなく専門誌に掲載予定であり、さらに、2001年12月下旬英国ケンブリッジ大学モードリン学寮で開催された「電子散乱に関する国際会議」において、研究代表者は招待講演を依頼され、A Study of Iterative Methods for Integro-Differential Equations of Electron-Atom Scatteringと題したクーロンフェイズシフトの効率的数値解析法に関する研究を紹介した。新しい計算手法を提案し、その効果について論じ、実験結果とよりよい一致を見たことが高く評価された。