非中性プラズマを用いた,長距離力多粒子系における渦・乱流・秩序形成の制御実験

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19340175
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 際本 泰士 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 名誉教授 (50018040)
• 研究分担者: 阪上 雅昭 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 教授 (70202083) ; 木下 俊哉 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 准教授 (80452259) ; 市村 真 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (10151482)
• 研究協力者: 河井 洋輔 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科大学院・博士後期課
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 非中性プラズマ / 流れと揺らぎ / 秩序構造形成 / 波数空間の動力学 / 平衡分布 / 固有振動

研究概要

クーロン力を介して長距離相互作用を行う非中性の純電子プラズマは,磁場と自己静電場に垂直な向きに流れを形成する.この流れの勾配(=渦度)に比例する密度分布には変形と揺らぎが生じて,様々な構造変化を示しつつ,平衡状態へと緩和する.この現象を理想的な孤立二次元流の緩和過程ととらえて,乱流と秩序の共存状態・熱平衡を特徴づける固有振動の特性等について,実験・理論の両面から種々の新局面を切り開いた.

研究成果

• [雑誌論文] Turbulence and structure formation associated with vortex dynamics in a non-neutral plasma flow (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kiwamoto, Y. Kawai, Y. Soga, J. Aoki
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research, Special Issue (ITC 19) ページ: 7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axi-symmetric eigenmodes of spheroidal pure electron plasmas (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Kawai, J. Aoki, Y. Kiwamoto
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Res, Special Issue (ITC19) ページ: 4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elementary processes of free-decaying two-dimensional turbulence in magnetized pure electron plasmas (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawai, Y. Kiwamoto
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 8 ページ: 0944-0949
  • 査読あり
• [雑誌論文] Turbulent Cascade in Vortex Dynamics of Magnetized Pure electron Plasmas (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawai, Y. Kiwamoto, Y. Soga,, J. Aoki
  • 雑誌名: Non-Neutral Plasma Physics VII (AIP Conference Proc. 1114) ページ: 108-113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolated Confinement and Control of Non-Neutral Plasma and Application to Anti-Particle Physics and Atom-Technology (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kiwamoto, J. Aoki, Y. Soga, M. Nakano, Y. Kawai
  • 雑誌名: Proc. of International Interdisciplinary-Sym. on Gaseous and Liquid Plasmas ページ: 15-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wavelet analysis of turbulent structures in a magnetized pure electron plasma (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawai, Y. Kiwamoto
  • 雑誌名: Physical Review E Vol.78 ページ: 036401-1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Propagation of axisymmetric Trivelpiece-Gould mode along vortex columns generated by diocotron instability (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawai, Y. Kiwamoto, Y. Soga, J. Aoki
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 14(10) ページ: 102106-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and Relaxation of Two-dimensional Vortex Crystals in a Magnetized Pure Electron Plasma (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kiwamoto, N. Hashizume, Y. Soga, J. Aoki,, Y. Kawai
  • 雑誌名: Physical Rev. Lett Vol.99 ページ: 115002-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Turbulent cascade in vortex dynamics of magnetized pure electron plasmas (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawai, Y. Kiwamoto, Y. Soga, J. Aoki
  • 雑誌名: Physical Rev. E 75(6) ページ: 066404-1-6
  • 査読あり
• [学会発表] Turbulence and structure formation associated with vortex dynamics in a non-neutral plasma flow (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kiwamoto
  • 学会等名: Plenary paper at the 19th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki in Gifu-ken
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] Elementary processes of free-decaying two-dimensional turbulence in magnetized pure electron plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawai, Y. Kiwamoto
  • 学会等名: The 14th International Congress on Plasma Physics
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center, Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20080908-20080912
• [学会発表] Cascade process of two-dimensional turbulence observed in magnetized pure electron plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawai, Y. Kiwamoto, Y. Soga, J. Aoki
  • 学会等名: at the 9th International Workshop on Non-Neutral Plasmas held at Columbia University
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 20080616-20080620
• [備考] 河井洋輔(研究協力者:際本・阪上指導下の大学院生)が渦・乱流・構造形成の研究に対して,第3回日本物理学会若手奨励賞受賞,(2009.3)