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宇宙高エネルギー粒子生成過程解明に向けたレーザープラズマ実験のための数値的研究

研究課題

研究課題/領域番号 14J03859
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
研究機関東北大学

研究代表者

石井 彩子  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードガンマ線バースト / 相対論的輻射流体計算 / レーザープラズマ実験 / 無衝突衝撃波 / モンテカルロ法 / GRB / MHD / 超新星残骸
研究実績の概要

本年度は, ガンマ線バースト(GRB)放射の解析および無衝突衝撃波形成を再現するためのレーザープラズマ実験の解析に向け, 輻射流体計算コードを開発した.
GRB放射を再現するためには, 流速のローレンツファクターが100を超えるような超相対論的流体場および非等方輻射場を適切に取り扱うことのできる手法を選択する必要があり, そのような計算は世界的にもまだほとんど行われていない. そこで, 申請者はモンテカルロ法を用いた輻射計算コードを開発し, あらゆる角度からの検証を行ってきた. 前年度に引き続き, 衝撃波形状が放射スペクトルに与える影響についてモデルを用いて検証し, さらに光子の初期放射位置を変化させたときの影響を調査し, ローレンツファクター100の速度で動く衝撃波について光子の平均自由行程との比が~1を超えるような衝撃波幅ではスペクトルの高エネルギー側のべきの指数が観測値と矛盾しないような値をとることを確認した. さらに, 輻射-流体カップリング計算コード開発に向けて, 相対論的ラグランジュ流体計算コードを開発した.
一方で, これまでに申請者らによって開発されたレーザープラズマ実験用輻射流体計算コードを用いて, 超新星残骸周辺での無衝突衝撃波形成を再現するための実験の解析を行った. 無衝突衝撃波はアルフベンマッハ数が3を超えるような臨界状態では特徴的な構造を持つが, 実験において臨界状態における無衝突衝撃波を形成できたという例はまだ報告されていない. 申請者は数値解析により実験を成功に導くことを目的とし, 前々年度および前年度の実験解析を行い, 前々年度のトムソン散乱計測の結果において見られる電子数密度のダブルピーク構造を計算結果において再現し, さらに1枚のターゲットを用いた前々年度の実験と2枚のターゲットを用いた前年度の実験を数値計算上で再現し比較した.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Gamma-Ray Emission Process by Coupled Computation of Radiative Transfer with Relativistic Hydrodynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii, Naofumi Ohnishi, Hiroki Nagakura, Hirotaka Ito, Shoichi Yamada
    • 雑誌名

      Proceedings of 13th International Conference on Flow Dynamics

      巻: 1 ページ: 122-123

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Computational Study of Magnetic Field Amplification in Laser-Produced Shock Waves Relevant to Supernova Remnants2016

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii, Shiori Kishita, Naofumi Ohnishi, Yasuhiro Kuramitsu, Taichi Morita, Youichi Sakawa, and Hideaki Takabe
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 688 ページ: 012035-012038

    • DOI

      10.1088/1742-6596/688/1/012035

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identical Algorithm of Radiative Transfer Across Ultrarelativistic Shock in Different Inertial Frames2015

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii, Naofumi Ohnishi, Hiroki Nagakura, Hirotaka Ito, Shoichi Yamada
    • 雑誌名

      High Energy Density Physics

      巻: 17 ページ: 85-91

    • DOI

      10.1016/j.hedp.2014.11.002

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] GRB放射を再現する相対論的流体-輻射輸送シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      石井彩子, 大西直文, 長倉洋樹, 伊藤裕貴, 山田章一
    • 学会等名
      第29回理論懇シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス
    • 年月日
      2016-12-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Gamma-Ray Emission Process by Coupled Computation of Radiative Transfer with Relativistic Hydrodynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii
    • 学会等名
      13th International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      Sendai International Center
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coupled Computation of Radiative Transfer with Relativistic Hydrodynamics Relevant to GRB Emission Process2016

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii
    • 学会等名
      Breaking the Limits 2016 -Super-Eddington Accretion on Compact Object-
    • 発表場所
      Italy, Arbatax
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 相対論的衝撃波構造がGRB放射スペクトルへ与える影響の評価2016

    • 著者名/発表者名
      石井彩子
    • 学会等名
      日本天文学会2016年秋季年会
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Study of GRB Emission Process by Coupled Computation of Radiative Transfer with Relativistic Hydrodynamics2016

    • 著者名/発表者名
      石井彩子
    • 学会等名
      RIKEN-RESCEU Joint Seminar
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Computational Study to Design Experiment for Producing Laser-Driven Collisionless Shock2016

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii
    • 学会等名
      18th International Conference on Plasma Physics
    • 発表場所
      Taiwan, Kaohsiung
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Radiation Magneto-Hydrodynamics Simulations for Laser-Produced Collisionless Shock Experiment2016

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii
    • 学会等名
      11th International Conference on High Energy Density Laboratory Astrophysics
    • 発表場所
      the United States, California
    • 年月日
      2016-05-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 相対論的衝撃波近傍における高エネルギー光子輸送のスペクトルへの影響2015

    • 著者名/発表者名
      石井彩子
    • 学会等名
      第28回理論懇シンポジウム
    • 発表場所
      豊中市, 大阪大学
    • 年月日
      2015-12-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 相対論的衝撃波近傍の高エネルギー光子輸送計算によるスペクトル解析2015

    • 著者名/発表者名
      石井彩子
    • 学会等名
      初代星・初代銀河研究会2015
    • 発表場所
      吾妻郡, 草津セミナーハウス
    • 年月日
      2015-11-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超相対論的流体-輻射輸送連成計算に向けた検証2015

    • 著者名/発表者名
      石井彩子
    • 学会等名
      日本天文学会2015秋季年会
    • 発表場所
      神戸市, 甲南大学
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Preliminary Study for a Coupling of Radiative Transfer with Relativistic Hydrodynamics Computation Relevant to GRB2015

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii
    • 学会等名
      GRB workshop 2015
    • 発表場所
      和光市, 理化学研究所
    • 年月日
      2015-08-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Toward a Coupled Computation of Radiative Transfer with Relativistic Hydrodynamics Relevant to GRB Emission2015

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii
    • 学会等名
      Conference on Lasers Energetics 2015
    • 発表場所
      Yokohama, Pacifico Yokohama
    • 年月日
      2015-04-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超相対論的流体中の衝撃波における輻射輸送計算手法の検証2015

    • 著者名/発表者名
      石井彩子
    • 学会等名
      日本天文学会2015年春季年会
    • 発表場所
      豊中市, 大阪大学
    • 年月日
      2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超相対論的流体中の衝撃波における輻射輸送解析手法の構築2015

    • 著者名/発表者名
      石井彩子
    • 学会等名
      初代星・初代銀河研究会2015
    • 発表場所
      仙台市, 東北大学
    • 年月日
      2015-01-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超相対論的流体中の衝撃波における輻射輸送解析手法の構築2014

    • 著者名/発表者名
      石井彩子
    • 学会等名
      第27回理論懇シンポジウム
    • 発表場所
      三鷹市, 国立天文台
    • 年月日
      2014-12-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Radiative Transfer Analysis for Coupled Computation with Relativistic Hydrodynamics Relevant to GRB2014

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii
    • 学会等名
      Swift: 10 Years of Discovery
    • 発表場所
      Italy, Rome
    • 年月日
      2014-12-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超相対論的流体中の衝撃波における輻射輸送シミュレーション手法の検証2014

    • 著者名/発表者名
      石井彩子
    • 学会等名
      日本天文学会2014年秋季年会
    • 発表場所
      山形市, 山形大学
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Radiative Transfer Analysis for Coupled Computation with Relativistic Hydrodynamics2014

    • 著者名/発表者名
      石井彩子
    • 学会等名
      超新星・ガンマ線バースト研究会2014
    • 発表場所
      和光市, 理化学研究所
    • 年月日
      2014-08-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Radiative Transfer Analysis Across an Ultra-Relativistic Shock in Different Inertial Frames2014

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii
    • 学会等名
      Gamma-ray Bursts in the Multi-messenger Era
    • 発表場所
      France, Paris
    • 年月日
      2014-06-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identical Algorithm of Radiative Transfer Across Ultrarelativistic Shock in Different Inertial Frames2014

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ishii
    • 学会等名
      10th International Conference on High Energy Density Laboratory Astrophysics
    • 発表場所
      France, Bordeaux
    • 年月日
      2014-05-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 大西研究室 研究活動

    • URL

      http://www.rhd.mech.tohoku.ac.jp/Jp/research_jp.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 大西研究室 研究活動

    • URL

      http://www.rhd.mech.tohoku.ac.jp/top/research_jp.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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