多種イオンプラズマにおける大振幅磁気音波

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09680460
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 大澤 幸治 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10115537)
• キーワード: 多種イオンプラズマ / 磁気音波 / 粒子加速 / 減衰 / 非熱的粒子 / 強磁場 / 衝撃波 / 非線形

研究概要

本年度は2年計画の最終年度に当たり、昨年度に引き続き、多種イオンプラズマ中の輸送、非線形波動、および粒子加速の研究を理論とシミュレーションを用いて行なった。
2種類のイオンを含むプラズマ中の磁気音波の伝播を、理論および3流体モデルに基づくシミュレーションで調べた。まず、高周波モードの無衝突プラズマにおける直角伝播の小振幅パルスの減衰率を理論的に導き、それがシミュレーション結果とよく一致することを確かめた。更に、低周波モードについても減衰が存在する事を示した。
非熱的な高エネルギーイオンを含むプラズマ中を磁気音波が伝播する時の、粒子と波の相互作用を調べた。高エネルギーイオンの一部は衝撃波にようてさらに高いエネルギーに加速されることが、電磁的粒子シミュレーションによって見出された。この現象は最初、直角伝播衝撃波で見つけられたが、斜め伝播の場合にも同じような加速機構が存在する事が確認された。斜め伝播の場合に特筆すべきは、波と共に動き、従って、一つの衝撃波により何度もとの加速を受ける粒子が存在する事である。
衝撃波によって超相対論的電子が生成される事を、粒子シミュレーションで示した。この現象は比較的強磁場中の、大振幅斜め衝撃波において起こる。シミュレーションで観測された電子のロレンツ因子は100を超える。我々はこの機構を明らかにし、ロレンツ因子の特に大きくなる衝撃波の角度と伝播格速度との間の関係を理論的に求めた。それはシミュレーション結集とよく一致した。

研究成果

• [文献書誌] Shinji Nakazawa: "Ion Motions in Magnetosnic Shock Waves with Relativistic Propagation Speeds" J.Phys.Soc.Jpn.67. 176-185 (1998)
• [文献書誌] Daiju Dogen: "Dawping of terpendicalar Magnetosonic Pulses in a Two-ion-Spocies Plasma" Phys.Plasmas. 5. 1298-1304 (1998)
• [文献書誌] 大澤幸治: "磁場の変動を含む相対論的な粒子シミュレーション" プラズマ・核融合学会誌. 74. 746-752 (1998)
• [文献書誌] Kentaro Maruyama: "Acceleration of Energetic Ions by Nonlinear Magnetosonic Waves" Phys.Plasmas. 5. 3257-3263 (1998)
• [文献書誌] Naoki Bessho: "Production of Ultra-Relativistic Electrons by Obligue Magnetosonic Shock Waves" J.Phys.Soc.Jpn.68. 1-4 (1999)
• [文献書誌] Tomohiro Masaki: "Acceleration of Energetic Ions by Obligue Magnetosonic Shock Waves" J.Plasma Fusion Res.印刷中. (1999)
• [文献書誌] Naoki Bessho: "Electron Trapping and Acceleration in an Unique magnetosorac shick waires(印刷中)" J.Plasma Fusion Res.(1999)
• [文献書誌] Mieko Toida: "Energy Transfer from Low-Freguency Magnetosonic rulses to Particles in a Two-Ion-Species Plasma(印刷中)" J.Plasma Fusion Res.(1999)