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2020 年度 実績報告書

非中性プラズマ中での磁気リコネクション

研究課題

研究課題/領域番号 18K18748
研究機関東京大学

研究代表者

星野 真弘  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90241257)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワード磁気リコネクション / 非中性プラズマ
研究実績の概要

磁気リコネクションは、実験室プラズマから太陽系プラズマおよび宇宙プラズマまで、磁場とプラズマの運動に伴い反平行磁場形状を持つプラズマシートに蓄積された磁場エネルギーが熱エネルギーや運動エネルギーに変換される重要な素過程として研究が行われてきた。しかし、過去数十年におよぶ先行研究では、プラスの電荷をもったイオンとマイナスの電荷をもった電子の数密度がほぼ等しい、いわゆる電気的中性を満たす条件下での磁気リコネクションについての研究であった。しかし、例えば、高速回転する強磁場を持つ中性子星のパルサー磁気圏では、磁気リコネクションによる莫大な磁場エネルギーの解放が起きていることが、最近注目されるようになってきているが、この領域では電気的中性の条件が満たされないことも知られている。そのため、このような天体での磁場エネルギー解放過程を理解するためには、従来の中性プラズマでの磁気リコネクションの理解に加えて、非中性プラズマ中での磁気リコネクションの研究も必要不可欠になってきた。本萌芽研究では、非中性プラズマ中での磁気リコネクションのエネルギー解放について、空間2次元の電磁粒子シミュレーションを用いて、有限の静電場を有するプラズマシートについて、その安定性と時間発展を調べた。特に、人工的ではあるが空間非一様な重力を加えた非中性プラズマシート、また電気的中性条件を満たす通常のハリス解をもとにそのローレンツ変換で得られるプラズマシートの時間発展について考察した。通常のハリス解からローレンツ変換得られるプラズマシートの線形成長率は、単にローレンツ因子の時間の延びで理解できることを確認した。非一様重力については今後の課題となった。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件)

  • [雑誌論文] Stabilization of Magnetic Reconnection in the Relativistic Current Sheet2020

    • 著者名/発表者名
      Hoshino Masahiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 900 ページ: 66~66

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aba59d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observational Evidence for Stochastic Shock Drift Acceleration of Electrons at the Earth’s Bow Shock2020

    • 著者名/発表者名
      Amano T.、Katou T.、Kitamura N.、Oka M.、Matsumoto Y.、Hoshino M.、Saito Y.、Yokota S.、Giles B. L.、Paterson W. R.、Russell C. T.、Le Contel O.、Ergun R. E.、Lindqvist P.-A.、Turner D. L.、Fennell J. F.、Blake J. B.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.124.065101

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Kinetic Simulations of Nonrelativistic Perpendicular Shocks of Young Supernova Remnants. III. Magnetic Reconnection2020

    • 著者名/発表者名
      Bohdan Artem、Pohl Martin、Niemiec Jacek、Vafin Sergei、Matsumoto Yosuke、Amano Takanobu、Hoshino Masahiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 893 ページ: 6~6

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab7cd6

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transport Ratios of the Kinetic Alfven Mode in Space Plasmas2020

    • 著者名/発表者名
      Narita Yasuhito、Roberts Owen Wyn、Voros Zoltan、Hoshino Masahiro
    • 雑誌名

      Frontiers in Physics

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fphy.2020.00166

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonthermal electron and ion acceleration by magnetic reconnection in large laser-driven plasmas2020

    • 著者名/発表者名
      Totorica S. R.、Hoshino M.、Abel T.、Fiuza F.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 27 ページ: 112111~112111

    • DOI

      10.1063/5.0021169

    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2021-12-27  

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