| 研究課題/領域番号 |
17H02877
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
松本 洋介 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (20397475)
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| 研究分担者 |
星野 真弘 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90241257)
加藤 恒彦 国立天文台, 天文シミュレーションプロジェクト, 特任専門員 (90413955)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
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| キーワード | 高エネルギー宇宙線 / 衝撃波 / プラズマ粒子加速 / PICシミュレーション / ハイパフォーマンスコンピューティング / 相対論的衝撃波 / 電磁波放射 / 高速電波バースト / スーパーコンピューター富岳 / 粒子加速 / 航跡場 / ワイベル不安定 / 磁場生成 / 高エネルギー粒子加速 / 宇宙線 / プラズマ |
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| 研究成果の概要 |
高エネルギー宇宙線の起源として、宇宙の爆発的現象に伴う衝撃波が宇宙線加速機構として考えられている。本研究では、特に相対論的（ほぼ光速で運動する）衝撃波におけるダイナミクスをスーパーコンピューターを使ったシミュレーションで明らかにした。具体的には、衝撃波上流の磁場の大きさに関わらず、電子が高強度の電磁波を放射すること、放射された電磁波と上流プラズマとの相互作用で、イオン・電子ともに加速するといった新たな描像を得ることができた。上流磁場強度に対するサーベイを行った結果、最も効率的な電磁波放射を突き止めることができ、強い磁場持つ中性子星フレアに応用可能であることが示唆できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超高エネルギー宇宙線の起源は、長年の宇宙物理学の課題の一つである。これまで考えられてきた衝撃波による加速は、相対論的状況下では有効に働かず、新たな機構が求められてきた。本研究では、相対論的衝撃波からの電磁波放射が普遍的に起こること、また、放射された電磁波とプラズマの相互作用の結果、イオン・電子ともに加速されることを明らかにした。これは、超高エネルギー宇宙線の起源に迫るだけでなく、謎の放射機構として知られる高速電波バーストの起源としても説明可能であることが示された。本研究によって宇宙の謎の2つの解明に迫ることができた。
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