| 研究課題/領域番号 |
20K04056
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17010:宇宙惑星科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 |
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研究代表者 |
簑島 敬 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(数理科学・先端技術研究開発センター), 副主任研究員 (00514811)
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| 研究分担者 |
松本 洋介 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (20397475)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | プラズマ粒子シミュレーション / ブラソフシミュレーション / 磁気リコネクション / 相対論プラズマ / 多成分プラズマ / 無衝突衝撃波 / イオン音波不安定 / 宇宙プラズマ / イオン加速 / 粒子シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙プラズマにおける高エネルギーイオン加速は、太陽地球系科学、天文学、宇宙物理学における共通の現象であるが、その詳細は解明されていない。
また、人類が地球磁気圏の外へと活動領域を拡大していく上で、高エネルギーイオンによる人体や機器への影響は避けては通れない問題である。
この問題に取り組むために、本研究では質量の軽い電子の速度分布は連続体として、重いイオンは粒子として扱う新しいプラズマシミュレーションを実施し、太陽地球圏におけるイオン加速機構を理論的に明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、宇宙プラズマにおける高エネルギーイオン加速問題に取り組むために、質量が軽く熱い電子の速度分布は連続体として、重くて冷たいイオンは粒子として扱い、大規模第一原理プラズマシミュレーションを実現する新しい数値計算手法を開発する。
そして、太陽地球圏のイオン加速現場である無衝突衝撃波や磁気リコネクションを想定した数値計算を実行して、これらの現象におけるイオン加速機構を明らかにすることが目的である。
令和五年度は、数値計算コードの開発と論文の執筆、およびプロダクトランを行った。コードの開発では、相対論プラズマ、多成分プラズマへの拡張を行い、性能評価を行った。相対論プラズマの速度分布を連続体で精度良く解くために、従来手法よりさらに高精度の解法の開発を行った。
プロダクトランとして、磁気リコネクションの数値実験を実施した。この計算では人工的な緩和項を加えることで、リコネクションにおける微視的スケールから巨視的スケールへの遷移過程を調査した。微視的スケールで無衝突プラズマの運動論効果により局所的な電気抵抗が発生した後に緩和項を有効にしたところ、リコネクションの磁気流体モデルで提唱されているぺチェック型スローショックが発生し、高速リコネクション維持された。この結果は、アドホックな電気抵抗モデルを用いることなく、微視的スケールから巨視的スケールに至る高速リコネクション過程を示唆していると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
数値計算手法の開発、コードの開発、プロダクトランの実行とその解析において、想定以上の成果が得られているが、その一方で、論文出版が遅れている。
以上を踏まえて、本研究課題の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在執筆中の数値計算手法に関する論文を書き上げ、投稿する。
磁気リコネクションの数値実験ではパラメータ調査を実施して、巨視的スケールにおけるスローショックの発生機構を詳しく調査する。
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