| 研究概要 |
この研究では,運動論的な立場から磁気再結合について理論的な解析を行った.これまで電磁流体として扱われてきた磁化プラズマをプラズマの衝撃波として扱い,さらに,磁気再結合のモデルとして二つの磁化プラズマ衝撃波が正面衝突する場合を考えた.相対論的な運動方程式にもとづいて電磁場の形成や粒子の捕捉,加速の機構を明らかにし,粒子軌道の解析からエネルギー利得を導出した.それによって,宇宙の大規模磁気再結合から太陽フレア・地球磁気圏尾部,さらにはZピンチやΘピンチなどの実験における磁気再結合までも対象として,低・中・高エネルギー生成過程が明らかになった.この粒子加速機構は「磁気的捕捉による粒子加速の機構(Magnetic Trapping Acceleration:MTA)」の応用研究と位置づけられる.
相対論的運動方程式の解析によって,次のような関係式を導出した.
γ_s=β^3_p/4α^2ζ_0
ただしγ_s,α,β_p,ζ_0はそれぞれ加速粒子の最終利得,衝突する磁場の曲率,衝撃波の位相速度,粒子の初期位置である.この関係から、曲率がゼロに近い場合(平面衝突:α=0)、あるいは磁気再結合の中心部に粒子が存在する場合(特異点:ζ_0=0)、粒子は際限なく加速されることが示された.また,多数粒子の数値計算から磁気再結合に特有な現象であるプラズモイドや沿磁力線加速も示された。
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