無衝突衝撃波の構造形成と粒子加速

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21540510
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 樋田 美栄子 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (00273219)
• 研究協力者: 式井 建太 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 大学院生 ; 後平 拓 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 大学院生 ; 近藤 憂一 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 大学院生 ; 秋重 竹弘 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 大学院生 ; 城宝 潤矢 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 大学院生
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: プラズマ物理

研究概要

空間2次元・速度3次元の相対論的電磁粒子シミュレーションを用いて、外部磁場に対して斜めに伝播する衝撃波の構造形成と粒子加速を調べた。斜め衝撃波は一部の電子を捕捉し超相対論的エネルギーに加速するが、捕捉粒子による不安定性とその非線形発展の結果、電子の解放と追加速が起こり得ることを見出した。また、イオンの多段加速とそれに伴う不安定性の効果を明らかにした。さらに、非線形磁気音波におけるイオン組成の効果について理論を構築し、その理論をシミュレーションで確かめた。

研究成果

• [雑誌論文] Parametric studies of nonlinear oblique magnetosonic waves in two-ion-species plasmas (2011)
  • 著者名/発表者名: Mieko Toida and Yuichi Kondo
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol.18, No.6 ページ: 062303(13)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Ion Composition on Oblique Magnetosonic waves (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Kondo and Mieko Toida
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.6 ページ: 241026
  • DOI: DOI:10.1585/pfr.6.2401026.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-dimensional Effects on Ultra relativistic Electrons in an Oblique Shock Wave (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenta Shikii and Mieko Toida
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol.17, No.8 ページ: 082316(7)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3479830
  • 査読あり
• [雑誌論文] Repeated Acceleration of Thermal Ions by an Oblique Shock Wave and Associated Whistler Instabilities (2010)
  • 著者名/発表者名: Mieko Toida and Taku Gohira
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.5 ページ: 2065
  • DOI: DOI:10.1585/pfr.5.S2065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detrapping Mechanism of Ultrarelativistic Electrons from an Oblique Shock Wave (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenta Shikii and Mieko Toida
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.5 ページ: 2064
  • DOI: DOI:10.1585/pfr.5.S2064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Parallel Electric Field by Trapped and Energetic Electrons in an Oblique Shock Wave (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenta Shikii and Mieko Toida
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research Series 巻: Vol.9 ページ: 398-403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Trapped Electrons on Electromagnetic Fields in an Oblique Shock Wave (2009)
  • 著者名/発表者名: Mieko Toida and Kenta Shikii
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol.16, No.11 ページ: 112305(9)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3264736
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parametric Studies of High-and Low-Frequency Magnetosonic Waves and Ion Acceleration in Two-Ion-Species Plasmas (2009)
  • 著者名/発表者名: Mieko Toida, Hiroyuki Higashino and Yukiharu Ohsawa
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research Series 巻: Vol.8 ページ: 826-830
  • 査読あり
• [雑誌論文] Repeated Interactions of Thermal Ions with an Oblique Shock Wav (2009)
  • 著者名/発表者名: Mieko Toida, Ryohei Honma and Yukiharu Ohsawa
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research Series 巻: Vol.8 ページ: 230-233
  • 査読あり
• [学会発表] 斜め衝撃波中の高エネルギー電子における電磁揺動の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子、城宝潤矢
  • 学会等名: 日本物理学会2012年年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 非線形磁気音波の急峻化と分散におけるイオン組成の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子、近藤憂一
  • 学会等名: 日本天文学会春季大会、物理学会・天文学会・SGEPSS合同プラズマ共催セッション
  • 発表場所: 龍谷大学
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] 磁気音波の非線形発展とKdV方程式の適用限界 (2012)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子、近藤憂一
  • 学会等名: Eシミュレーション研究会・プラズママルチスケールシミュレーションの現状と展望、名古屋大学太陽地球環境研究所
  • 発表場所: 島大学東千田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] Parameteric studies of nonlinear oblique magneto sonic waves in two-ion-species plasmas (2011)
  • 著者名/発表者名: Mieko Toida Mieko Toida
  • 学会等名: 53nd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Salt Lake City, Utah, USA
  • 年月日: 20111114-18
• [学会発表] Simulation Studies of Multidimensional effects on electron acceleration in an oblique shock wave (2011)
  • 著者名/発表者名: Mieko. Toida and Kenta Shikii
  • 学会等名: 20th International Toki Conference(ITC20)
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] 非線形磁気音波のイオン組成と伝播角に対する依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子、近藤憂一
  • 学会等名: Plasma Conference 2011/日本物理学会(領域2) 2011年秋季大会
  • 発表場所: 石川県立音楽堂
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] 斜め衝撃波からの捕捉電子の解放と外部磁場に対する依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 城宝潤矢、樋田美栄子
  • 学会等名: Plasma Conference 2011/日本物理学会(領域2) 2011年秋季大会
  • 発表場所: 石川県立音楽堂
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] 斜め磁気音波におけるイオン組成の効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子、近藤憂一
  • 学会等名: プラズマシミュレータシンポジウム
  • 発表場所: 2011核融合科学研究所
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] 斜め磁気音波の非線形発展におけるイオン組成の効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子、近藤憂一
  • 学会等名: プラズマ科学のフロンティア2011研究会
  • 発表場所: 核融合科学研究所
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 衝撃波中の小パルスによる電子加速に対する多次元効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子、秋重竹宏
  • 学会等名: 日本物理学会2011年年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Multidimensional effects on electron acceleration by an oblique shock wave (2010)
  • 著者名/発表者名: Mieko Toida, and Kenta Shikii
  • 学会等名: 2010 JIFT Workshop on development of simulation science in plasma physics
  • 発表場所: Chicago, IL, USA
  • 年月日: 20101212-13
• [学会発表] Multidimensional effects on relativistic electrons in an oblique shock wave (2010)
  • 著者名/発表者名: Mieko Toida, and Kenta Shikii
  • 学会等名: 52nd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Chicago, IL, USA
  • 年月日: 20101208-12
• [学会発表] Effect of ion composition on oblique magneto sonic waves (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Kondo and Mieko Toida
  • 学会等名: 20th International Toki Conference(ITC20)
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] 無衝突衝撃波による粒子加速のシミュレーション研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子
  • 学会等名: 第6回プラズマ新領域研究会「PIC法の基礎と応用
  • 発表場所: 大阪府立大学中ノ島サテライト教室
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] 斜め磁気音波におけるイオン組成の効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 近藤憂一,樋田美栄子
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 斜め衝撃波中の高エネルギー電子による不安定性とその効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子、式井建太
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 大振幅磁気流体波の電磁場構造と粒子加速II (2010)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子
  • 学会等名: 第4回シミュレーション科学シンポジウム
  • 発表場所: 核融合科学研究所
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 斜め衝撃波による電子加速における多次元効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子、式井建太
  • 学会等名: 2010年日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 千葉幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] 斜め衝撃波による熱的イオンの多段加速と被加速イオンによる不安定性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子,後平拓
  • 学会等名: 日本物理学会2010年年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] Detrapping mechanism of ultrarelativistic electrons from an oblique shock wave (2009)
  • 著者名/発表者名: Kenta Shikii, and Mieko Toida
  • 学会等名: 19th International Toki Conference(ITC19)
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] Simulation studies of ion beam production by an oblique shock wave and associated instabilities (2009)
  • 著者名/発表者名: Mieko Toida, and Taku Gohira
  • 学会等名: 19th International Toki Conference(ITC19
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] 斜め衝撃波中の捕捉電子による電磁場形成とその効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子
  • 学会等名: STEシミュレーション研究会・宇宙プラズマ波動研究会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館
  • 年月日: 2009-10-29
• [学会発表] Simulation studies of trapping and acceleration of electrons in an oblique shock wave (2009)
  • 著者名/発表者名: Kenta Shikii, and Mieko Toida
  • 学会等名: APFA2009/APPTC2009
  • 発表場所: Japan
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] 斜め衝撃波による電子の捕捉と加速における多次元効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: シミュレーション式井建太、樋田美栄子
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] 大振幅磁気流体波の電磁場構造と粒子加速 (2009)
  • 著者名/発表者名: 樋田美栄子
  • 学会等名: 第3回シミュレーション科学シンポジウム
  • 発表場所: 核融合科学研究所
  • 年月日: 2009-09-17