位相欠陥をもつ非線形系のエントロピー生成を用いた乱流の自己組織化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 12J01010
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 川面 洋平 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2012 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2013年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2012年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
• キーワード: 対論プラズマ / 相対論的傾圧効 / 高強度レーザー実験 / 相対論的ヘリシティ / Relabeling対称性 / 渦構造 / 傾圧効果 / 熱的乱流駆動 / 相対論相対論傾圧効果

研究概要

本年度は1. 高強度レーザー実験における相対論効果による磁場生成の数値計算と2. 相対論的ヘリシティの保存に関する理論計算を行なった. まず1. に関しては相対論的電子流体の数値計算コードを開発し, インドTata Institute of Fundamental Researchのレーザー実験パラメータを参考にして, 現在行われている高強度レーザー実験において相対論的磁場生成がどの程度効いているかを調べた. その結果, 現在のパラメータでは相対論効果による磁場生成は微弱であることがわかった. またプラズマの温度を10倍程度に増強することで, 相対論効果が大きく現れることを発見した. この研究結果は宇宙に存在する渦・磁場構造の起源を説明する理論として近年注目されている相対論的傾圧効果の実験検証に貢献するものである. 次に2. に関してまず, これまで知られている流体/プラズマにおけるヘリシティは相対論的な運動では保存しないことが知られていたが, ヘリシティの定義を拡張し, 相対論的運動でも保存するヘリシティを提案した. 次にこのヘリシティが非相対論におけるヘリシティと同様にNoetherの定理を用いて流体要素のラベリング対称性から導かれることを示した. さらに相対論的電磁流体力学においても, 保存するクロスヘリシティを新たに発見し, その保存がラベリング対称性から導出できることを示した. この研究結果はこれまで流体・プラズマにおける位相欠陥として知られていたヘリシティを相対論に拡張するものであり, 運動が相対論的であっても位相欠陥は維持されることを示している.

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

研究成果

• [雑誌論文] The complete set of Casimirs in Hall-magnetohydrodynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kawazura and Eliezer Hameiri
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 19 号: 8
  • DOI: 10.1063/1.4747700
  • 査読あり
• [学会発表] Self-organization and entropy production rate in thermally driven turbulence (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kawazura and Zensho Yoshida
  • 学会等名: MaxEnt2013
  • 発表場所: Canberra, Australia
  • 年月日: 2013-12-17
• [学会発表] Structure formation of thermally driven plasma turbulence (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kawazura and Zensho Yoshida
  • 学会等名: 55th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Denver, CO, US
  • 年月日: 2013-11-15
• [学会発表] 相対論効果によって生じる渦の特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川面洋平, 吉田善章
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2013-09-25
• [学会発表] Numerical Simulation of Relativistic Vorticity Generation in High Intensity Laser Experiments (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kawazura and Zensho Yoshide
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2013-07-15
• [学会発表] Relativistic generation of vorticity and magnetic Field (2013)
  • 著者名/発表者名: 川面洋平, 吉田善章
  • 学会等名: レーザー研 利用者ワークショツプ2013
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2013-05-08
  • 招待講演
• [学会発表] 相対論効果による種磁場形成の数値計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川面洋平,吉田善章
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 広島大学,広島
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] Structure formation of thermal-driven plasma turbulence (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kawazura and Zensho Yoshida
  • 学会等名: IUTAM Symposium on Vortex Dynamics - Formation, Structure and Function
  • 発表場所: 九州大学,福岡
  • 年月日: 2013-03-13
• [学会発表] Numerical Simulation of primordial vorticity generation by relativistic effect (2012)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kawazura and Zensho Yoshida
  • 学会等名: Numerical simulation of primordial vorticity generation by relativistic effect
  • 発表場所: ニチイ学館,兵庫
  • 年月日: 2012-10-15
• [学会発表] Numerical simulation of primordial vorticity generation by relativistic effect (2012)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kawazura and Zensho Yoshida
  • 学会等名: Joint ICTP-IAEA Col lege on Plasma Physics
  • 発表場所: Trieste, Italy
  • 年月日: 2012-10-04
• [学会発表] 熱的に駆動されるドリフト乱流モデルにおける構造形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 川面洋平, 吉田善章
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学,横浜
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] Hall-MHD中のカシミールの完全なセット (2012)
  • 著者名/発表者名: 川面洋平, Eliezer Hameiri
  • 学会等名: プラズマ科学のフロンティア研究会
  • 発表場所: 核融合研究所,岐阜
  • 年月日: 2012-08-07
• [図書] Beyond The Second Law (2014)
  • 著者名/発表者名: 1. Roderick C. Dewar, Charles H. Lineweaver, 2. Robert K. Niven and Klaus Regenauer-Lieb James C. Reid, Sarah J. Brookes, Denis J. Evans and Debra J. Searles3. Roderick C. Dewar and Amos Maritan4. Guy T. Houlsby5. Vladimir D. Seleznev and Leonid M. Martyuahev6. Hisashi Ozawa and Shinya Shimokawa7. Robert K. Niven and Bernd R. Noack8. Axel Kleidon, Erwin Zehe, Uwe Ehret and Ulrike Scherer9. Corentin Herbert and Didier Paillard10. Robert Boschi, Valerio Lucarini and Salvatore Pascale11. Yneuke Fukumura and Hisashi Ozawa12. Thomas Christen and Frank Kassubek13. Ashwin Vaidya14. Iain Weaver, James G. Dyke and Kevin Oliver15. Zensho Yoshida and Yohei Kawazura16. Jingfeng Wang, Veronica Nieves and Rafael L. Bras17. Klaus Regenauer-Lieb, Ali Karrech, Hui Tong Chua, Thomas Poulet, Manolis Veveakis, Florian Wellmann, Jie Liu, Christoph Schrank, Oliver Gaede, MikeG. Trefry, Alison Ord, Bruce Hobbe, Guy Metcalfe and Daniel Leater18. Joseph J. Vallino, Christopher K. Algar, Nuria Fernandez Gonzalez and Julie A. Huber19. Andrej Dobovisek, Pasko Zuupanovic, Milan Brumen and Davar Juretic20. Leonid M. Martyushev21. Peter K. Haff22. Charles H. Lineweaver
  • 総ページ数: 434
  • 出版者: Springer