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無衝突衝撃波中の電磁場による粒子加速と被加速粒子による不安定性の効果

研究課題

研究課題/領域番号 24540535
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 プラズマ科学
研究機関核融合科学研究所 (2014)
名古屋大学 (2012-2013)

研究代表者

樋田 美栄子  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00273219)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード無衝突衝撃波 / 粒子加速 / 不安定性 / 粒子シミュレーション / 磁気音波 / 粒子捕捉 / 非線形磁気音波 / 多種イオンプラズマ
研究成果の概要

無衝突衝撃波と粒子加速はプラズマ物理の重要な課題であると同時に、宇宙の高エネルギー現象との関連からも注目されている。本研究では、多次元電磁粒子シミュレーションを用いて、磁気音波衝撃波の構造形成と粒子加速、加速粒子による不安定性の効果を調べた。斜め衝撃波は一部の電子の捕捉し加速するが、それらの電子が引き起こす不安定性によって、捕捉電子の解放と追加速が起こることを明らかにした。また、磁場中の2つのプラズマの相互作用による前進・後進衝撃波の形成過程を、変形二流体不安定性の効果に注目して調べた。さらに、多種のイオンと電子からなるプラズマ中の非線形磁気音波における有限ベータ効果について理論を構築した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (24件)

  • [雑誌論文] Simulation Studies of Shock Formation due to Interactions of Two Plasmas in a Magnetic Field and Modified Two-Stream Instabilities2015

    • 著者名/発表者名
      T. Uragami and M. Toida
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 9 号: 0 ページ: 3401035-3401035

    • DOI

      10.1585/pfr.9.3401035

    • NAID

      130005098524

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parametric Studies of Ultrarelativistic Electron Acceleration by an Oblique Shock Wave2014

    • 著者名/発表者名
      M. Toida and J. Inagaki
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 9 号: 0 ページ: 3401026-3401026

    • DOI

      10.1585/pfr.9.3401026

    • NAID

      130005098527

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Shock formation processes due to interactions of two plasmas in a magnetic field and modified two-stream instabilities2013

    • 著者名/発表者名
      M. Toida and T. Uragami
    • 雑誌名

      Phys. Plasmas

      巻: 11 号: 11

    • DOI

      10.1063/1.4831771

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of forward and reverse shock waves in a magnetized plasma: Two-dimensional particle simulations2013

    • 著者名/発表者名
      T. Uragami and M. Toida
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Res.

      巻: 8

    • NAID

      130004678528

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite beta effects on low- and high-frequency magnetosonic waves in a two-ion-species plasma2013

    • 著者名/発表者名
      M. Toida and Y. Aota
    • 雑誌名

      Phys. Plasmas

      巻: 8 号: 8

    • DOI

      10.1063/1.4817169

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory for Finite Temperature Effects on Magnetosonic Waves in a Two-Ion-Species Plasma2013

    • 著者名/発表者名
      Theory for finite temperature effects on magnetosonic waves in a two-ion-species plasma
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 8 号: 0 ページ: 2401018-2401018

    • DOI

      10.1585/pfr.8.2401018

    • NAID

      130004678503

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation Studies of Detrapping of Ultrarelativistic Electrons from an Oblique Shock Wave due to Multidimensional Fluctuations2013

    • 著者名/発表者名
      Simulation studies of detrapping of ultrarelativistic electrons from an oblique shock wave due to multidimensional fluctuations
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 8 号: 0 ページ: 2401031-2401031

    • DOI

      10.1585/pfr.8.2401031

    • NAID

      130004678509

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 斜め衝撃波中の電子の運動における波面方向の電磁揺動の効果2012

    • 著者名/発表者名
      Effects of electromagnetic fluctuations along shock front on electron motion in an oblique shock wave
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn

      巻: 81 号: 8 ページ: 084502-084502

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.084502

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 斜め衝撃波中の電子加速における多次元効果についてのシミュレーション研究2012

    • 著者名/発表者名
      Simulation studies of multi-dimensional effects on electron acceleration by an oblique shock wave
    • 雑誌名

      Proceedings of 39th European Physical Society Conference on Plasma Physics and 16th International Congress on Plasma Physics

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 斜め衝撃波中のイオン運動における多次元電磁揺動の効果2014

    • 著者名/発表者名
      稲垣順也、樋田美栄子
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014/ 日本物理学会(領域2)2014年秋季大会、プラズマ・核融合学会第31回年会
    • 発表場所
      新潟 朱鷺メッセ国際会議場
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 斜め衝撃波による電子の捕捉とイオンの反射2014

    • 著者名/発表者名
      樋田美栄子、稲垣順也
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014/ 日本物理学会(領域2)2014年秋季大会、プラズマ・核融合学会第31回年会
    • 発表場所
      新潟 朱鷺メッセ国際会議場
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 斜め衝撃波による電子の捕捉とイオンの反射についての多次元粒子シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      樋田美栄子、稲垣順也
    • 学会等名
      プラズマシミュレータシンポジウム2013
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 斜め衝撃波によるイオン反射における多次元電磁揺動の効果2014

    • 著者名/発表者名
      稲垣順也、樋田美栄子
    • 学会等名
      プラズマ科学のフロンティア研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 無衝突衝撃波による粒子加速とそれに伴う不安定性2014

    • 著者名/発表者名
      樋田美栄子
    • 学会等名
      核融合科学研究所平成25年度一般共同研究成果報告会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁場中の二つのプラズマの相互作用による衝撃波の形成と変形二流体不安定性2014

    • 著者名/発表者名
      樋田美栄子、浦上達里
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Finite beta effects on nonlinear low- and high-frequency magnetosonic waves in a two-ion-species plasma2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Aota and M. Toida
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • 発表場所
      Makuhari, Chiba, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of modified two-stream instabilities on formation of forward and reverse shock waves in a magnetic field2013

    • 著者名/発表者名
      T. Uragami and M. Toida
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • 発表場所
      Makuhari, Chiba, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁化プラズマ中の前進・後進衝撃波の形成についての多次元粒子シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      浦上達里、樋田美栄子
    • 学会等名
      プラズマ科学のフロンティア2013研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁化プラズマ中の前進・後進衝撃波の形成についての粒子シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      樋田美栄子
    • 学会等名
      プラズマシミュレータシンポジウム2013
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Parametric studies of ultrarelativistic electron acceleration by an oblique shock wave2013

    • 著者名/発表者名
      M. Toida
    • 学会等名
      The 23rd International Toki Conference (ITC-23) on “Large-scale Simulation and Fusion Science”
    • 発表場所
      Ceratopia Toki, Toki-Chity, Gifu Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Shock formation processes in a magnetic field and modified two-stream instabilities2013

    • 著者名/発表者名
      T. Uragami and M. Toida
    • 学会等名
      The 23rd International Toki Conference (ITC-23) on “Large-scale Simulation and Fusion Science”
    • 発表場所
      Ceratopia Toki, Toki-City, Gifu, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Simulation studies of shock formation and particle acceleration in a magnetized plasma2013

    • 著者名/発表者名
      M. Toida
    • 学会等名
      2013 JIFT workshop on new aspects of plasma kinetic simulation
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁場中の2つのプラズマの相互作用による衝撃波の形成過程2013

    • 著者名/発表者名
      樋田美栄子、浦上達里
    • 学会等名
      STEシミュレーション研究会 & STPシミュレーション・モデリング技法勉強会 名古屋大学太陽地球環境研究所主催
    • 発表場所
      九州大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 斜め衝撃波中の高エネルギー電子における多次元電磁揺動の効果2013

    • 著者名/発表者名
      樋田美栄子、城宝潤矢
    • 学会等名
      日本物理学会2013年年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 斜め衝撃波による電子の捕捉と加速における多次元電磁揺動の効果2013

    • 著者名/発表者名
      樋田美栄子、城宝潤矢
    • 学会等名
      STEシミュレーション研究会 & STPシミュレーション・モデリング技法勉強会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Formation of forward and reverse shock waves in a magnetized plasma: Two-dimensional particle simulations2012

    • 著者名/発表者名
      T. Uragami and M. Toida
    • 学会等名
      2nd International Toki Conference, "Cross-Validation of Experiment and Modeling for Fusion and Astrophysical Plasmas
    • 発表場所
      Ceratopia Toki, Toki, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Theory for finite temperature effects on magnetosonic waves in two-ion-species plasmas2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Aota and M. Toida
    • 学会等名
      22nd International Toki Conference, "Cross-Validation of Experiment and Modeling for Fusion and Astrophysical Plasmas
    • 発表場所
      Ceratopia Toki, Toki, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Simulation studies of detrapping of ultrarelativistic electrons from an oblique shock wave due to multi-dimensional fluctuations2012

    • 著者名/発表者名
      M. Toida and J. Joho
    • 学会等名
      22nd International Toki Conference, "Cross-Validation of Experiment and Modeling for Fusion and Astrophysical Plasmas
    • 発表場所
      Ceratopia Toki, Toki, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁化プラズマ中の前進・後進衝撃波の形成と多次元構造2012

    • 著者名/発表者名
      浦上達里、樋田美栄子
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 多種イオンプラズマ中の直角磁気音波における有限ベータの効果2012

    • 著者名/発表者名
      青田由希雄、樋田美栄子
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 斜め衝撃波中の高エネルギー電子における多次元電磁揺動の効果2012

    • 著者名/発表者名
      樋田美栄子、城宝潤矢
    • 学会等名
      プラズマシミュレータシンポジウム2012
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 斜め衝撃波による電子加速における多次元効果2012

    • 著者名/発表者名
      樋田美栄子、城宝潤矢
    • 学会等名
      プラズマ科学のフロンティア2012研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Simulation studies of multi-dimensional effects on electron acceleration by an oblique shock wave2012

    • 著者名/発表者名
      M. Toida and J. Joho
    • 学会等名
      39th European Physical Society Conference on Plasma Physics and 16th International Congress on Plasma Physics,
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden,
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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