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ハイブリッド粒子コードを用いた無衝突衝撃波における宇宙線陽子の生成過程の研究

研究課題

研究課題/領域番号 26287041
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関名古屋大学

研究代表者

梅田 隆行  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 講師 (40432215)

連携研究者 小路 真史  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特任助教 (80722082)
成行 泰裕  富山大学, 人間発達科学部, 准教授 (50510294)
松清 修一  九州大学, 大学院総合理工学研究院, 准教授 (00380709)
齊藤 慎司  名古屋大学, 大学院理学研究科, 特任准教授 (60528165)
山崎 了  青山学院大学, 理工学部, 教授 (40420509)
研究協力者 和田 泰尚  名古屋大学, 大学院工学研究科
中村 琢磨  オーストリア科学アカデミー, 宇宙科学研究所, 研究員
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2016年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2014年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード粒子加速 / 宇宙線 / プラズマ科学 / 超高層物理学 / 高エネルギー天文学 / 高性能計算 / 計算機シミュレーション / 超高層物理
研究成果の概要

計数ソートを用いた粒子データの並べ替えと座標配列に従属した粒子データ構造への変更により、Particle-In-Cell型のプラズマ粒子コードの高速化を行った。高速化したコードによる大規模2次元粒子シミュレーションにより、垂直衝撃波の非定常性である再形成について研究を行い、その存在が衝撃波遷移層における微視的不安定性の成長モードに依存することを示唆した。
衝撃波遷移層における大振幅ホイッスラーモード波の発展について、1次元および2次元粒子シミュレーションを行った。1次元では波の発展ともなって電子が相対論的に加速されたが、2次元では新たな不安定性により波が急速に減衰し、電子加速は起こらなかった。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 14件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] オーストリア科学アカデミー/宇宙科学研究所(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] A three-step Boris integrator for Lorentz force equation of charged particles2018

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T.
    • 雑誌名

      Computer Physics Communications

      巻: 印刷中 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1016/j.cpc.2018.03.019

    • NAID

      120006517679

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance measurement of Eulerian kinetic code on the Xeon Phi KNL2018

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., and K. Fukazawa
    • 雑誌名

      Proceedings of HPC Asia 2018

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-MHD effects in the nonlinear development of the MHD-scale Rayleigh-Taylor instability2017

    • 著者名/発表者名
      Umeda Takayuki、Wada Yasutaka
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 24 号: 7 ページ: 072307-072307

    • DOI

      10.1063/1.4991409

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of intermittent ion acoustic waves in whistler-mode turbulence2017

    • 著者名/発表者名
      Saito S.、Nariyuki Y.、Umeda T.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 24 号: 7 ページ: 072304-072304

    • DOI

      10.1063/1.4990443

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid decay of nonlinear whistler waves in two dimensions: Full particle simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Umeda Takayuki、Saito Shinji、Nariyuki Yasuhiro
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 24 号: 5 ページ: 054503-054503

    • DOI

      10.1063/1.4982609

    • NAID

      120006337726

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance comparison of Eulerian kinetic Vlasov code between flat-MPI parallelism and hybrid parallelism on Fujitsu FX100 supercomputer2017

    • 著者名/発表者名
      T. Umeda and K. Fukazawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the 23rd European MPI Users' Group Meeting

      巻: - ページ: 218-221

    • DOI

      10.1145/2966884.2966891

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Secondary instabilities in the collisionless Rayleigh-Taylor instability: Full kinetic simulation2016

    • 著者名/発表者名
      T. Umeda and Y. Wada
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 23 号: 11 ページ: 112117-112117

    • DOI

      10.1063/1.4967859

    • NAID

      120005981224

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluating gyro-viscosity in the Kelvin-Helmholtz instability by kinetic simulations2016

    • 著者名/発表者名
      T. Umeda, N. Yamauchi, Y. Wada, and S. Ueno
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 23 号: 5 ページ: 054506-054506

    • DOI

      10.1063/1.4952632

    • NAID

      120005893279

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional development of front region of plasma jets generated by magnetic reconnection2016

    • 著者名/発表者名
      T. T. K. M. Nakamura, R. Nakamura, W. Baumjohann, T. Umeda, and I. Shinohara
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 43 号: 16 ページ: 8356-8364

    • DOI

      10.1002/2016gl070215

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Performance comparison of parallel sorting with OpenMP2015

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., and S. Oya
    • 雑誌名

      Proceedings of 2015 Third International Symposium on Computing and Networking (CANDAR)

      巻: - ページ: 334-340

    • DOI

      10.1109/candar.2015.25

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Note on one-fluid modeling of low-frequency Alfvenic fluctuations in a solar wind plasma with multiion components2015

    • 著者名/発表者名
      Nariyuki, Y., T. Umeda, T. K. Suzuki, and T. Hada
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 22 号: 12 ページ: 124502-124502

    • DOI

      10.1063/1.4936798

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nonlinear damping of a finite amplitude whistler wave due to modified two stream instability2015

    • 著者名/発表者名
      Saito, S., T. Umeda, and Y. Nariyuki
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 22 号: 7

    • DOI

      10.1063/1.4926523

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electron acceleration during the decay of nonlinear whistler waves in low-beta electron-ion plasma2014

    • 著者名/発表者名
      T. Umeda, S. Saito, and Y. Nariyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 794 号: 1 ページ: 63-63

    • DOI

      10.1088/0004-637x/794/1/63

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Performance Measurement of Eulerian Kinetic Code on the Xeon Phi KNL2018

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., and K. Fukazawa
    • 学会等名
      International conference series on HPC technologies in Asia Pacific region (HPC Asia 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decay of nonlinear whistler waves: 1D versus 2D2017

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., S. Saito, and Y. Nariyuki
    • 学会等名
      32th International Union of Radio Science (URSI) General Assembly & Scientific Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-step Boris integrator for Lorentz force equation2017

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T.
    • 学会等名
      25th International Conference on Numerical Simulation of Plasmas (ICNSP 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decay of nonlinear whistler waves: 1D versus 2D2017

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., S. Saito, and Y. Nariyuki
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 14th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decay of nonlinear whistler waves: 1D versus 2D2017

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., S. Saito, and Y. Nariyuki
    • 学会等名
      European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-step Boris integrator for Lorentz force equation2017

    • 著者名/発表者名
      梅田 隆行
    • 学会等名
      第141回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Cyclic self-reformation of perpendicular shocks in two-dimensional particle-in-cell simulation2017

    • 著者名/発表者名
      梅田 隆行, 大長 勇輝
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Multi-step Boris integrator for Lorentz force equation2017

    • 著者名/発表者名
      梅田 隆行
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 超臨界垂直衝撃波における微視的不安定性再考2016

    • 著者名/発表者名
      松清修一, 梅田隆行
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ホイッスラー乱流中での運動論スケール静電波動の励起について:粒子シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      齊藤慎司, 成行泰裕, 梅田隆行
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 2次元における大振幅ホイッスラー波の減衰2016

    • 著者名/発表者名
      梅田隆行, 齊藤慎司, 成行泰裕
    • 学会等名
      第140回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] KNL Xeon Phiにおけるブラソフコードの性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      梅田隆行, 深沢圭一郎
    • 学会等名
      第157回ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会
    • 発表場所
      沖縄産業支援センター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Vlasov simulation of the Rayleigh-Taylor instability2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Wada, T. Umeda, and S. Machida
    • 学会等名
      European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2016
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluating gyro-viscosity in the Kelvin-Helmholtz instability by kinetic simulations2016

    • 著者名/発表者名
      T. Umeda, N. Yamauchi, Y. Wada, and S. Ueno
    • 学会等名
      European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2016
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluating gyro-viscosity in the Kelvin-Helmholtz instability by kinetic simulations2016

    • 著者名/発表者名
      T. Umeda, N. Yamauchi, Y. Wada, and S. Ueno
    • 学会等名
      27th Symposium on Plasma Physics and Technology
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance comparison of Eulerian kinetic Vlasov code between flat-MPI parallelism and hybrid parallelism on Fujitsu FX100 supercomputer2016

    • 著者名/発表者名
      T. Umeda and K. Fukazawa
    • 学会等名
      23rd European MPI Users' Group Meeting (EuroMPI2016)
    • 発表場所
      Edinburgh, United Kingdom
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance comparison of open-source parallel sorting with OpenMP2015

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., and S. Oya
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Computing and Networking (CANDAR)
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2015-12-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decaying whistler turbulence at ion scales: Particle-in-cell simulation2015

    • 著者名/発表者名
      齊藤慎司, 成行泰裕, 梅田隆行
    • 学会等名
      第138回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-11-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Particle-In-Cellプラズマ粒子コードの性能測定2015

    • 著者名/発表者名
      梅田 隆行
    • 学会等名
      第151回ハイパフォーマンスコンピューティング研究, 沖縄産業支援センター
    • 発表場所
      沖縄産業支援センター
    • 年月日
      2015-10-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Ion kinetic effects to nonlinear processes of the Kelvin-Helmholtz instability2015

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., S. Ueno, and T. K. M. Nakamura
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 12th Annual Meeting
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-08-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vlasov simulation of the Rayleigh-Taylor instability2015

    • 著者名/発表者名
      Wada, Y., T. Umeda, and S. Machida
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 12th Annual Meeting
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-08-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ion kinetic effects to nonlinear processes of the Kelvin-Helmholtz instability2015

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., S. Ueno, and T. K. M. Nakamura
    • 学会等名
      26th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG)
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-06-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イオンスケール・ホイッスラー乱流のカスケードについて2015

    • 著者名/発表者名
      齊藤 慎司, 成行 泰裕, 梅田 隆行
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Ion kinetic effects to nonlinear processes of the Kelvin-Helmholtz instability2015

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., S. Ueno, and T. K. M. Nakamura
    • 学会等名
      European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2015
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2015-04-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reformation and microinstabilities at perpendicular collisionless shocks2014

    • 著者名/発表者名
      T. Umeda, Y. Kidani, S. Matsukiyo, and R. Yamazaki
    • 学会等名
      American Geophysical Union (AGU) 2014 Fall meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2014-12-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Parametric instabilities of whistler waves revisited2014

    • 著者名/発表者名
      成行 泰裕, 齊藤 慎司, 梅田 隆行
    • 学会等名
      第136回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      キッセイ文化ホール
    • 年月日
      2014-11-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 垂直衝撃波における再形成と微視的不安定性2014

    • 著者名/発表者名
      梅田 隆行, 木谷 佳隆, 松清 修一
    • 学会等名
      第136回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      キッセイ文化ホール
    • 年月日
      2014-11-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Plasma heating by nonlinear development of a finite amplitude whistler wave2014

    • 著者名/発表者名
      S. Saito, Y. Nariyuki, and T. Umeda
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 11th Annual Meeting
    • 発表場所
      ロイトン札幌
    • 年月日
      2014-07-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 有限振幅ホイッスラー波動非線形発展に伴うプラズマ加熱2014

    • 著者名/発表者名
      齊藤 慎司, 成行 泰裕, 梅田 隆行
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜会議センター
    • 年月日
      2014-04-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 磁場のローレンツ力による荷電粒子の運動解析方法2017

    • 発明者名
      梅田隆行
    • 権利者名
      名古屋大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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