相対論的傾圧効果による磁場生成に関する理論及びシミュレーション研究

• 研究課題/領域番号: 26800279
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 川面 洋平 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (80725375)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
• キーワード: 電磁流体力学 / 最小作用の原理 / リラベリング対称性 / 相対論 / ヘリシティ / 拡張電磁流体力学 / 相対論的プラズマ / 傾圧効果 / 最小作用原理 / Clebschポテンシャル / 対称性

研究成果の概要

四次元時空内で保存する相対論的ヘリシティが流体要素のラベリング対称性に起因することを示した．次に相対論的電磁流体力学(MHD)の最小作用原理を定式化した．この作用原理はこれまで提案されていた電磁流体タイプのモデルを包括している．またこの作用原理から導出した相対論的Hall MHDでは，イオンのスキン長程度の空間スケールをもった無衝突磁気リコネクションが起こり得る．さらに相対論的Hall MHDでは速い磁気音波が光速限界に達するため，シアAlfven波と速い磁気音波の群速度面が融合する．また高強度レーザー実験を模した数値計算により相対論的傾圧効果が有効になるプラズマ領域を明らかにした．

研究成果

• [国際共同研究] The University of Texas at Austin(米国)
• [雑誌論文] Action Principles for Relativistic Extended Magnetohydrodynamics: A Unified Theory of Magnetofluid Models (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawazura, G. Miloshevich, and P. J. Morrison
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 24 号: 2 ページ: 0221031-10
  • DOI: 10.1063/1.4975013
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Self-Organization and Heating by Inward Diffusion in Magnetospheric Plasmas (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Sato, Z. Yoshida and Y. Kawazura
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 11 号: 0 ページ: 2401009-2401009
  • DOI: 10.1585/pfr.11.2401009
  • NAID: 130005330462
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anisotropy in Broad Component of H<i>α</i> Line in the Magnetospheric Device RT-1 (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawazura, N. Takahashi, Z. Yoshida, M. Nishiura, T. Nogami, A. Kashyap, Y. Yano, H. Saitoh, M. Yamasaki, T. Mushiake, and M. Nakatsuka
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 11 号: 0 ページ: 2402024-2402024
  • DOI: 10.1585/pfr.11.2402024
  • NAID: 130005330495
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Increased Ion Temperature by Slow Wave Heating in magnetosphere plasma device RT-1 (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Nishiura, Z. Yoshida, Y. Yano, Y. Kawazura, T. Mushiake, H. Saitoh, M. Yamasaki, A. Kashyap, N. Takahashi, M. Nakatsuka, Y. Takase, and A. Fukuyama
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 11
  • NAID: 130005395218
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Observation of particle acceleration in laboratory magnetosphere (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawazura, Z. Yoshida, M. Nishiura, H. Saitoh, Y. Yano, T. Nogami, N. Sato, M. Yamasaki, A. Kashyap, and T. Mushiake
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 22 号: 11 ページ: 1125031-8
  • DOI: 10.1063/1.4935894
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion cyclotron heating experiments in magnetosphere plasma device RT-1 (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nishiura, Z. Yoshida, Y. Yano, Y. Kawazura, H. Saitoh, M. Yamasaki, T. Mushiake, A. Kashyap, N. Takahashi, M. Nakatsuka, and A. Fukuyama
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1689 ページ: 0400021-4
  • DOI: 10.1063/1.4936485
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relabeling symmetry in relativistic fluids and plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawazura, Z. Yoshida, and Y. Fukumoto
  • 雑誌名: J. Phys. A: Math. Theor. 巻: 47 号: 46 ページ: 4655011-17
  • DOI: 10.1088/1751-8113/47/46/465501
  • NAID: 130005478019
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Covariant Hamiltonian theory of extended MHD and applications to collisionless reconnection (2017)
  • 著者名/発表者名: G. Miloshevich, Y. Kawazura, P. J. Morrison
  • 学会等名: The Sherwood Fusion Theory Conference
  • 発表場所: Annapolis, USA
  • 年月日: 2017-05-01
  • 国際学会
• [学会発表] Action Principle for Relativistic Extended Magnetohydrodynamics (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawazura, G. Miloshevich, P. J. Morrison
  • 学会等名: 2nd Geometric Algorithms and Methods for Plasma Physics Workshop
  • 発表場所: Garching, Germany
  • 年月日: 2016-09-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Particle acceleration in laboratory magnetosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawazura
  • 学会等名: 6th East-Asia School and Workshop on Laboratory, Space, and Astrophysical plasmas
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-07-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 磁気圏型装置RT-1における反磁性信号の遷移現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川面洋平, 吉田善章, 西浦正樹, Kashyap Ankur, 矢野善久, 齋藤晴彦, 山崎美由梨, 虫明敏生, 高橋典生, 中塚正崇
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] Anisotropy in broad component of Hα line in the magnetospheric device RT-1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawazura, Z. Yoshida, M. Nishiura, Y. Yano, H. Saitoh, T. Nogami, T. Mushiake, M. Yamasaki, A. Kashyap, N. Takahashi, and M. Nakatsuka
  • 学会等名: 25th International Toki Conference (ITC-25)
  • 発表場所: Ceratopia Toki, Toki, Gifu, Japan
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] 磁気圏型プラズマ装置RT-1におけるイオン温度非等方性の生成機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川面洋平, 吉田善章, 西浦正樹, 矢野善久, 山崎美由梨, 虫明敏生, Kashyap Ankur, 高橋典生, 中塚正崇, 佐藤直木
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Relabeling symmetry in relativistic fluids and plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kawazura, Zensho Yoshida and Yasuhide Fukumoto
  • 学会等名: 56th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: New Orleans, Louisiana(USA)
  • 年月日: 2014-10-28
• [学会発表] 相対論的流体/プラズマにおけるリラベリング対称性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川面洋平，吉田善章，福本康秀
  • 学会等名: 第63回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都，目黒区)
  • 年月日: 2014-09-28
• [学会発表] 相対論的流体/プラズマにおけるリラベリング対称性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川面洋平，吉田善章，福本康秀
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2014
  • 発表場所: 東北大学(宮城県，仙台市)
  • 年月日: 2014-09-16
• [学会発表] 高強度レーザー実験における相対論効果による種磁場形成の数値計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川面洋平，吉田善章
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 連合大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター(神奈川県，横浜市)
  • 年月日: 2014-04-29