| 研究概要 |
プロセスプラズマ,宇宙プラズマなどで微粒子の役割,ならびに構造形成等について調査を行い,シミュレーションモデリングを行った.
シミュレーションは,最初に,微粒子の相互作用をYukawa型で扱うモデルによってシミュレーションコードを作成し,クーロン格子形成を確かめ,これまでの研究と比較した.この方法ではプラズマと微粒子の相互作用に関して大きな近似をしていることになるので,より微粒子プラズマのふるいを詳しく取り入れたモデルとして,微粒子,正イオン,電子のダイナミックス,微粒子への正イオン,電子の付着等の物理過程を取り入れた計算機シミュレーションモデリングをおこなった,このモデルに基づいて計算機シミュレーションコードを開発し,シミュレーションをおこなった.その結果,微粒子が時間とともに負に帯電し,微粒子の電荷量の増大に伴ってクーロン格子が形成されることを確かめた.この様子は実験的に観測されている微粒子プラズマの形成およびクーロン格子形成と対応していると考えられる.しかし,このモデルでは個々の粒子間の相互作用を直接解いているため非常に多くの計算時間がかかり,現在の段階では,イオンおよび電子それぞれを数千個,微粒子を数個しか取り扱えない.そこで,PPPM法による微粒子プラズマ解析コードを開発した.この方法では近傍の粒子の相互作用は直接取り入れるが,十分距離が離れている粒子間の相互作用は空間格子を用いて求める.このため多くの粒子を取り扱っても計算時間はそれほど増えず,長時間の解析が可能となる.
一方,プラズマ中に径の小さい超微粒子を導入した場合のプラズマ構造形成について,PIC-CIC法によるプラズマ粒子シミュレーションを行った.その結果,無衝突プラズマ中にC_<60>分子を局所的に導入した場合,その領域に負の電位構造が形成され,その構造が間欠的にプラズマ流下流方向に負の孤立波として伝播していくことを明らかにした.
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