| 研究課題/領域番号 |
18540498
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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 |
プラズマ科学
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| 研究機関 | 独立行政法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
足立 聡 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 准教授 (80358746)
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| 研究分担者 |
高柳 昌弘 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 主任研究員 (00392811)
松本 聡 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 主任研究員 (90360718)
依田 眞一 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (00344276)
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| 研究期間 (年度) |
2006 – 2007
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| 研究課題ステータス |
完了 (2007年度)
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| 配分額 *注記 |
3,980千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 480千円)
2007年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2006年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
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| キーワード | 複雑系プラズマ / プラズマパラメータ計測 / 二体分布関数 / 平均粒子間距離 / 自己組織化メカニズム / クーロン結晶 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、クーロン結晶の一次元モデルに基づいたクーロン結晶形成実験を行い、モデルが予測する引力・斥力に基づく自発的構造形成が可能であるかを実験的に明らかにすることである。このため、平成18年度では、引力・斥力系クーロン結晶の存在を実験的に示すために必要な種々のデータを取得すること、及び実験結果・計測結果とモデルを比較し、引力・斥力系で結晶が形成されている可能性について検討することを目的とした研究を行った。また、平成19年度では、前年度に得た新しい仮説「平均粒子間距離は、粒子を押す作用であるプラズマ圧力と粒子を引き離す作用であるクーロン斥力とのバランスで決定される」を実験的に可能な限り確認することを目的として研究を行った。粒子径1μm及び5μmのシリカ製単分散微粒子を、高周波を用いて生成したプラズマ中に投入することにより、人為的な粒子閉じ込めを行うことなくクーロン結晶を形成することに成功した。自発的構造形成メカニズムを調べるために、ガス圧力や高周波電力を変化させ、その時に得られるクーロン結晶画像をまず取得した。次に、画像から粒子座標を求め、二体分布関数を得た。さらに、二体分布関数から平均粒子間距離及び結晶構造を求めた。平均粒子間距離は、粒子表面電荷の2乗とプラズマ圧力との比、及びデバイ長に対して直線的に比例することを見出した。特に前者の依存性に関しては、平成18年度に得た仮説の根拠となり、2年間の研究を通じ、仮説を支持する結果の蓄積を行うことができた。この仮説は、これまでに提案されたことは無く、本研究を通じて、クーロン結晶の自発的構造形成メカニズムの理解を進めることができたと考える。
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