磁化プラズマにおけるスパイラル構造形成の理論

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12680481
• 研究機関: 中央大学
• 研究代表者: 河野 光雄 中央大学, 総合政策学部, 教授 (00038564)
• キーワード: プラズマホール / 三重極渦 / 磁化プラズマ / ダストプラズマ / バーガス渦

研究概要

磁化プラズマにおける構造形成の理論は、実験に後押しされて、多くの成果を得た。プラズマ密度が台風様に中空になるプラズマ密度ホールの観測、その回転方向がEXBと反対方向であるような三重極渦の観測は、そうした例である。台風のホール構造は、回転の遠心力と圧力がつりあってできると考えられているが、プラズマホールはバーガス渦と同定されたが、そこでは粘性がきわめて重要である。
Spontaneous Formation of a Plasma Hole in a Rotating Magnetized Plasma
Phys.Rev.Letters VoL.89,No.7 pp.075001.1-4(2002)
三重極渦は、電離過程が重要な働きをして、電離リコイルによるドリフトがEXBドリフトにうちかつ時に生ずるためにEXBと反対方向に回転する渦となることが示せる。
Analytical Description of a Neutral-induced Triple Vortex in a Plasma
Phys.Rev.Letters Vol.89,pp.265002.1-4(2002)
Neutral Density Profile Determines the Vorticity of Ion Flow in a Charge Exchange-dominated Plasma
J.Plasma Fusion Res.Vol.77,pp.1143-1144(2002)
こうした構造形成が、ダストの影響でどう変化するかを調べたものが以下の論文である。天体プラズマではダストが重要な働きをし、直接の観測は難しいにしても、理論的知見を整理しておくことは重要である。
Magnetic Rope Structures in the Electromagnetic Interchage Mode
Phys.Plasma Vol.9,No.7,pp.2954-2958(2002)
Electrostatic Interaction in Dusty Plasmas
Phys.Rev.E Vol.66,pp.037401-037406(2002)
磁化プラズマにおける構造形成の研究は、プラズマにとどまらず、連続体の構造形成のシナリオと共通する数学的構造を持つことが示されて、渦の普遍性とロバストネスが理解されたといえる。

研究成果

• [文献書誌] J.Vranjes, M.Y.Tanaka, M.Kono: "Magnetic rope structures in the electromagnetic interchange mode"Physics of Plasmas. 9,7. 2954-2958 (2002)
• [文献書誌] J.Vranjes, M.Y.Tanaka, B.P.Pandey, M.Kono: "Electrostatic interaction in dusty plasma"Physical Review E. 66. 03741.1-03741.4 (2002)
• [文献書誌] K.Nagaoka, A.Okamoto, S.Yoshimura, M.Kono, M.Y.Tanaka: "Spontaneous Formation of a Plasma Hole in a Rotating Magnetized Plasma"Physical Review Letters. 89,7. 075001.1-075001.4 (2002)
• [文献書誌] J.Vranjes, A.Okamoto, S.Yoshimura, S.Poedts, M.Kono, M.Y.Tanaka: "Analytical description of a Meutral-induced Triple Vortex in a Plasma"Physical Review Letters. 89. 265002.2-265002.4 (2002)
• [文献書誌] A.Okamoto, K.Hara, K.Nagaoka, S.Yoshimura, J.Vranjes, M.Kono: "Neutral Density Profile Determines the Vorticity of Ion Flow in a Charge Exchange-dominated Plasma"Journal of Plasma and Fusion Research. 78. 1143-1144 (2002)