| 研究課題/領域番号 |
05680390
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
プラズマ理工学
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
庄司 多津男 名古屋大学, プラズマ科学センター, 助教授 (50115581)
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| 研究分担者 |
三重野 哲 (三里野 哲) 静岡大学, 理学部, 助教授 (50173993)
門田 清 名古屋大学, プラズマ科学センター, 教授 (60093019)
坂和 洋一 名古屋大学, プラズマ科学センター, 助手 (70242881)
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| 研究期間 (年度) |
1993 – 1994
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| 研究課題ステータス |
完了 (1994年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1994年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1993年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
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| キーワード | 強結合プラズマ / プラズマの相転移 / 微粒子 |
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| 研究概要 |
粒子間のクーロン相互作用エネルギーの熱運動エネルギーに対する比(=Γ)が大きいプラズマは強結合プラズマと呼ばれ、自然界では木星や白色矮星の内部、中性子星の外郭に存在するとされているが、実験室での強結合プラズマの実現は極端な高密度や低温のプラズマが必要とされるため困難とされていた。この研究の目的は荷電量の非常に大きな金属粒子を生成し閉じ込めることによって、これまで得られなかったような高いΓの強結合プラズマを実現し、この強結合プラズマを利用して、プラズマが気体、液体、固体と相転移していく過程でのプラズマの集団効果を研究しプラズマ物理の新しい分野を開拓することにある。
研究の成果は次のような項目に要約される。(1)金属粒子に大きな荷電を帯電させ、これを閉じ込める方式および、金属粒子の熱運動を外部制御する方法の確立。(Γ値の外部制御)(2)Γ値の大きな金属粒子(一成分プラズマ)の基本的な物性が調べられた。(1)については、高電圧が印加されたシリコン単結晶板に粒径のそろった金属粒子(直径1mm前後)を乗せ、電子の10^8倍程度の電荷量をもつ一成分プラズマを模擬した系を作った。これらは重力と静電場によって2次元的に安定に閉じ込められている。さらにこのシリコン板下部より音波によって粒子に振動を与えた。画像として撮った粒子の軌跡の解析より振動は熱運動と等価的であり、Γ値は約2000まで制御できることが分かった。(2)この方法によってΓを変化させた時、Γが数百の時に2次元状の三角格子状の結晶化が起こることが観測された。この相転移のΓ値は理論的に予測されている値に近く、プラズマの結晶転移が実現された。またΓ値の高い液体領域で金属粒子密度の時間および空間的な揺らぎが観測され、波数、周波数スペクトルの解析を行い、これらと理論的に予想されている2次元強結合プラズマの静電プラズマ波の分散との比較を進めている。これによって強結合プラズマの波動の実験的検証が可能になりつつあり、これらの成果は現在論文にまとめられつつある。
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