非一様な媒質中を伝播する無衝突衝撃波中の磁場生成機構の解明
| Project/Area Number |
17J03893
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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| Research Fellow |
冨田 沙羅 青山学院大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | ガンマ線バースト / 衝撃波 / 磁場 / プラズマ物理 / プラズマ / 不安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙で最大級に明るく輝くγ線バースト(Gamma-Ray Burst, 以下GRBと略す)の正体は未解明である。GRBに続く残光は、起源天体の爆発による噴出物質とGRB周辺の希薄な物質との衝突で生じる、相対論的(光の速度に近い速度を持つ)無衝突衝撃波で加速された電子の放射であり、GRBの正体解明に重要な情報を与えると期待される。しかし、衝撃波での磁場増幅機構や電子加速機構、そして放射機構の物理は未解明である。この問題はGRBだけでなく活動銀河核のジェットやパルサー風星雲など様々な天体現象にも関する重要な課題である。これまで主に調べられてきたのは一様な周辺媒質中を伝播する衝撃波でのエネルギー散逸機構であった。このとき、ワイベル不安定性によって生成される磁場は残光放射時間より早く減衰してしまうのが問題であった。本研究では、周辺媒質にあるマクロスケールの密度揺らぎが、衝撃波で働くミクロなプラズマの運動に与える影響に着目した。そこで、2次元プラズマ粒子シミュレーションを用いて、世界で初めて非一様媒質中を伝播する相対論的無衝突衝撃波での磁場増幅過程を調べた。 その結果、一様な場合での磁場増幅機構に加え、新たに以下の 3 つの磁場生成機構を発見した。
1.下流で空間的非等方な密度構造から生成される温度非等方性に起因するワイベル不安定性
2.衝撃波上流での長波長な磁場揺らぎを生成するプラズマ不安定性
3.下流へ伝播する音波から生成される、温度非等方性に起因するワイベル不安定性
これら3つの磁場生成機構はいずれもGRB残光放射に十分寄与する可能性がある。さらに、上記の磁場生成機構がGRB残光で働いてるならば、GRB親星周辺の密度揺らぎの波長が星間空間の典型値よりも十分小さく、従ってGRB親星の周辺環境が我々の銀河とは異なることが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(30 results)
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[Journal Article] Anomalous plasma acceleration in colliding high-power laser-produced plasmas2019
Author(s)
T. Morita, K. Nagashima, M. Edamoto, K. Tomita, T. Sano, Y. Itadani, R. Kumar, M. Ota, S. Egashira, R. Yamazaki, S. J. Tanaka, S. Tomita, S. Tomiya, H. Toda, I. Miyata, S. Kakuchi, S. Sei, N. Ishizaka, S. Matsukiyo, Y. Kuramitsu, Y. Ohira, M. Hoshino, and Y. Sakawa
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Journal Title
Phys. Plasmas
Volume: 26
Pages: 090702-090702
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Comparison of magnetic reconnections driven by external magnetic field and self-generated magnetic field in laser produced plasmas2019
Author(s)
境 健太郎, 羽原英明, 南卓海, 檜原崇正, 坂和洋一, 佐野孝好, 藤岡慎介, 小島完興, 坂田匠平, S. H. Chen, Y. L. Liu, N. Khasanah, C. W. Peng, T. Y. Huang, N. Bolouki, 諫山翔伍, H. H. Chu, 松清修一, 富田 健太郎, 森田太智, 佐藤裕太, 内野喜一郎, 山崎了, 冨田沙羅, 高部英明, 星野真弘,蔵満康浩
Organizer
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[Presentation] 高出力レーザーを用いた磁気リコネクション実験における局所プラズマ・磁場計測2019
Author(s)
森田太智, 枝本雅史, 西岡裕輝, 佐野孝好, 太田雅人, 江頭俊輔, 泉智大, 松清修一, 堀江由実, 樋口琢海, 山崎了, 田中周太, 遠田裕史, 宮田親, 角地真, 瀬井柊人, 石坂夏規, 冨田沙羅, 河村璃子, 杉山慧, 鈴木大介, 高山紗良, 富田 健太郎, 蔵満康浩, 境健太郎, 南卓海, 坂和洋一
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日本物理学会第74回年次 大会
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[Presentation] 大型レーザー 激光XII号を用いた磁化プラズマ中を伝播する無衝突衝撃波の生成実験(1):実験デザインの決定2019
Author(s)
角地真, 山崎了, 田中周太, 冨田沙羅, 冨谷聡志, 遠田裕史, 宮田親, 石坂夏槻, 瀬井柊人, 河村璃子, 杉山慧, 鈴木大介, 相原研人, 神林荘汰, 坂和洋一, 佐野孝好, R. Kumar, 蔵満康浩, 松清修一, 森田太智, 富田健太郎, 枝本雅史, 星野真弘, 大平豊, 石井彩子, 大西直文, 梅田 隆行, 米田仁紀, 小沼杏奈, 竹崎太智
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[Presentation] 大型レーザー激光XII号を用いた磁化プラズマ中を伝播する無衝突衝撃波の生成実験(2)輻射流体およびプラズマ粒子シミュレーションの結果との比較2019
Author(s)
瀬井柊人, 山崎了, 田中周太, 冨田沙羅, 冨谷聡志, 遠田裕史, 宮田親, 石坂夏槻, 角地真, 河村璃子, 杉山慧, 鈴木大介, 相原研人, 神林荘汰, 坂和洋一, 佐野孝好, R. Kuma, 蔵満康浩, 松清修一, 森田太智, 富田健太郎, 枝本雅史, 星野真弘, 大平豊, 石井彩子, 大西直文,梅田隆行, 米田仁紀, 小沼杏奈, 竹崎太智
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[Presentation] 大型レーザー激光XII号を用いた磁化プラズマ中を伝播する無衝突衝撃波の生成実験(3)トムソン散乱計測の結果2019
Author(s)
石坂夏槻, 山崎了, 田中周太, 冨田沙羅, 冨谷聡志, 遠田裕史, 宮田親, 瀬井柊人, 角地真, 河村璃子, 杉山慧, 鈴木大介, 相原研人, 神林荘汰, 坂和洋一, 佐野孝好, R. Kumar, 蔵満康浩, 松清 修一, 森田太智, 富田健太郎, 枝本雅史, 高木麻理子, 児島拓仁, 星野真弘, 大平豊,石井彩子, 大西直文, 梅田隆行, 米田仁紀, 小沼杏奈, 竹崎太智
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日本物理学会第75回年次大会
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