• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2015 年度 実績報告書

磁気圏プラズマの自己組織化―磁場によって歪むメトリックの非線形効果

研究課題

研究課題/領域番号 23224014
研究機関東京大学

研究代表者

吉田 善章  東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (80182765)

研究分担者 西浦 正樹  東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (60360616)
川面 洋平  東京大学, 新領域創成科学研究科, 助教 (80725375)
高瀬 雄一  東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (70292828)
小川 雄一  東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (90144170)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワード渦 / 非正準ハミルトン力学 / 磁気圏型プラズマ / 逆拡散 / 自己組織化 / イオンサイクロトロン加熱 / 先進的核融合 / 階層構造
研究実績の概要

本研究は,自発的に形成される天体磁気圏プラズマの自己組織化メカニズムと内部構造を明らかにすることを目的とした実験・理論の総合的なプロジェクトである,エネルギーによって形成される局所構造(星に代表される重力閉じ込め)と対極にあるもう一つの典型的な構造として「渦」を位置づけ,それを「時空の特異性によって形成される構造」として特徴付ける研究を行った. プラズマ内部で自発的に起こる粒子加速現象,回転流の生成,外部からの加熱によって起こる温度や回転流の変化を実験的に分析した.理論研究では,スカラー量に積分できないトポロジー束縛を,位相空間を拡張して積分する方法を開発して,これまでのカシミール元に関する理論を大きく拡張することができた.研究プロジェクトの最終年度にあたり,これまでの主要な成果を以下のように総括した.1、非正準Hamilton力学系の位相空間はCasimir不変量によって葉層化されており,その葉の上に多様な構造が分岐する.Casimir不変量は,トポロジー束縛をスカラー量によって表現する運動の第1積分であり,これを変分原理に組み込んで,構造の分岐を表現できる.2、Casimir不変量は断熱不変量として解釈できる.すると,トポロジー束縛された系のBoltzmann分布はグランド・カノニカル平衡となり,構造分岐を熱力学的に特徴付けることができる.その熱力学特性は実験的に検証された.3、プラズマや流体は無限次元力学系であり,そのPoisson構造は極めて複雑な特異点構造をもつ,Casimir不変量として積分できないトポロジー束縛として,局所的な循環などがある.これらは,phantomを導入して位相空間を拡張することでカシミール不変量(クロスヘリシティー)として積分できることを示した.4、磁気圏プラズマの回転流は,クロスヘリシティーによる自己組織化構造として特徴づけられる.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (44件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 2件、 査読あり 15件、 謝辞記載あり 15件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Quantum spirals2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Yoshida and S. M. Mahajan
    • 雑誌名

      J. Phys. A: Math. Theor.

      巻: 49 ページ: 055501 1-12

    • DOI

      10.1088/1751-8113/49/5/055501

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hierarchical structure of noncanonical Hamiltonian systems2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Yoshida and P. J. Morrison
    • 雑誌名

      Phys. Scr.

      巻: 92 ページ: 024001 1-7

    • DOI

      10.1088/0031-8949/91/2/024001

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nonlinear Alfven waves in extended magnetohydrodynamics2016

    • 著者名/発表者名
      H. M. Abdelhamid and Z. Yoshida
    • 雑誌名

      Phys. Plasmas

      巻: 23 ページ: 022105 1-5

    • DOI

      10.1063/1.4941596

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Self-Organization and Heating by Inward Diffusion in Magnetospheric Plasmas2016

    • 著者名/発表者名
      N. Sato, Z. Yoshida, and Y. Kawazura
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 11 ページ: 2401009 1-6

    • DOI

      10.1585/pfr.11.2401009

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nonlinear ion acoustic waves scattered by vortexes2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno and Z. Yoshida
    • 雑誌名

      Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simul.

      巻: 38 ページ: 277-287

    • DOI

      10.1016/j.cnsns.2016.02.018

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anisotropy in broad component of Hα line in the magnetospheric device RT-12016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawazura, N. Takahashi, Z. Yoshida, M. Nishiura, T. Nogami, A. Kashyap, Y. Yano, H. Saitoh, M. Yamasaki, T. Mushiake, and M. Nakatsuka
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 11 ページ: 2402024 1-5

    • DOI

      10.1585/pfr.11.2402024

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Self-organization by topological constraints: hierarchy of foliated phase space2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Yoshida
    • 雑誌名

      Adv. Phys.: X

      巻: 1 ページ: 2-19

    • DOI

      10.1080/23746149.2015.1127773

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Increased Ion Temperature by Slow Wave Heating in magnetosphere plasma device RT-12016

    • 著者名/発表者名
      M. Nishiura, Z. Yoshida, Y. Yano, Y. Kawazura, T. Mushiake, H. Saitoh, M. Yamasaki, A. Kashyap, N. Takahashi, M. Nakatsuka, Y. Takase, and A. Fukuyama
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thermal equilibrium of non-neutral plasma in dipole magnetic field2015

    • 著者名/発表者名
      N. Sato, N. Kasaoka, and Z. Yoshida
    • 雑誌名

      Phys. Plasmas 22

      巻: 22 ページ: 042508 1-9

    • DOI

      10.1063/1.4917474

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improved beta (local beta > 1) and density in electron cyclotron resonance heating on the RT-1 magnetosphere plasma2015

    • 著者名/発表者名
      M. Nishiura, Z. Yoshida, H. Saitoh, Y. Yano, Y. Kawazura, T. Nogami, M. Yamasaki, T. Mushiake, and A. Kashyap
    • 雑誌名

      Nucl. Fusion

      巻: 55 ページ: 053019 1-5

    • DOI

      10.1088/0029-5515/55/5/053019

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hamiltonian formalism of extended magnetohydrodynamics2015

    • 著者名/発表者名
      H. M. Abdelhamid, Y. Kawazura, and Z. Yoshida
    • 雑誌名

      J. Phys. A: Math. Theor.

      巻: 48 ページ: 235502 1-19

    • DOI

      10.1088/1751-8113/48/49/495501

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gauge symmetries and Noether charges in Clebsch-parameterized magnetohydrodynamics2015

    • 著者名/発表者名
      K. Tanehashi and Z. Yoshida
    • 雑誌名

      J. Phys. A: Math. Theor.

      巻: 48 ページ: 495501 1-20

    • DOI

      10.1088/1751-8113/48/49/495501

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Observation of particle acceleration in laboratory magnetosphere2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawazura, Z. Yoshida, M. Nishiura, H. Saitoh, Y. Yano, T. Nogami, N. Sato, M. Yamasaki, A. Kashyap, and T. Mushiake
    • 雑誌名

      Phys. Plasmas

      巻: 22 ページ: 112503 1-8

    • DOI

      10.1063/1.4935894

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A. Bhattacharjee, and S. R. Hudson; Variational formulation of relaxed and multi-region relaxed magnetohydrodynamics2015

    • 著者名/発表者名
      R. L. Dewar, Z. Yoshida
    • 雑誌名

      J. Plasma Phys.

      巻: 81 ページ: 515810604 1-22

    • DOI

      10.1017/S0022377815001336

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ion cyclotron heating experiments in magnetosphere plasma device RT-12015

    • 著者名/発表者名
      M. Nishiura, Z. Yoshida, Y. Yano, Y. Kawazura, H. Saitoh, M. Yamasaki, T. Mushiake, A. Kashyap, N. Takahashi, M. Nakatsuka, and A. Fukuyama
    • 雑誌名

      AIP Conf. Proc.

      巻: 1689 ページ: 040002 1-4

    • DOI

      10.1063/1.4936485

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 磁気圏型プラズマにおけるトロイダルイオン流の分光計測及び理論的解析2016

    • 著者名/発表者名
      高橋典生, 吉田善章, 川面洋平, 西浦正樹, 矢野善久, 齋藤晴彦, 野上智晃, 山崎美由梨, 虫明敏生, Kashyap Ankur, 中塚正崇
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-22
  • [学会発表] 磁気圏プラズマ装置RT-1における光電界センサシステムを用いた高βプラズマ内部のRF電場計測2016

    • 著者名/発表者名
      虫明敏生, 西浦正樹, 吉田善章, 矢野喜久, 川面洋平, 齋藤晴彦, 山崎美由梨, Ankur Kasyhap, 高橋典生, 中塚正崇, 福山淳
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-21
  • [学会発表] 磁気圏プラズマ装置RT-1における波動加熱特性2016

    • 著者名/発表者名
      西浦正樹, 吉田善章, 虫明敏生, 矢野善久, 川面洋平, 齋藤晴彦, 山崎美由梨, Kashyap Ankur, 高橋典生, 中塚正崇, 高瀬雄一, 福山淳
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-21
  • [学会発表] 磁気圏型装置RT-1における反磁性信号の遷移現象2016

    • 著者名/発表者名
      川面洋平, 吉田善章, 西浦正樹, Kashyap Ankur, 矢野善久, 齋藤晴彦, 山崎美由梨, 虫明敏生, 高橋典生, 中塚正崇
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-20
  • [学会発表] Singular Casimir invariant and island structure in extended magnetohydrodynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Hamdi M. Abdelhamid, Zensho Yoshida
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
  • [学会発表] 三次元非ホロノミック力学系の拡張ハミルトン力学と不変測度2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤直木, 吉田善章
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
  • [学会発表] 渦によって散乱される非線形イオン音波における状態遷移について2016

    • 著者名/発表者名
      大野裕司, 吉田善章
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
  • [学会発表] 磁気圏型プラズマ装置RT-1におけるslow wave加熱2015

    • 著者名/発表者名
      西浦正樹, 吉田善章, 矢野善久, 川面洋平, 齋藤晴彦, 山崎美由梨, 虫明敏生, Kashyap Ankur, 高橋典生, 中塚正崇, 福山淳
    • 学会等名
      プラズマ核融合学会第32回年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-11-26
  • [学会発表] RT-1におけるポッケルス素子を用いた高βプラズマ中のRF電場計測2015

    • 著者名/発表者名
      虫明敏生, 西浦正樹, 吉田善章, 矢野善久, 川面洋平, 齋藤晴彦, 山崎美由梨, Kashyap Ankur, 高橋典生, 中塚正崇, 福山淳
    • 学会等名
      プラズマ核融合学会第32回年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-11-26
  • [学会発表] 天体磁気圏を模擬したRT-1プラズマの電子密度計測と電子密度分布再構成2015

    • 著者名/発表者名
      中塚正崇, 西浦正樹, 吉田善章, 矢野善久, 川面洋平, 齋藤晴彦, 山崎美由梨, 虫明敏生, Kashyap Ankur, 高橋典生
    • 学会等名
      プラズマ核融合学会第32回年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-11-25
  • [学会発表] Wave Heating in Ion Cyclotron Ranges of Frequencies in RT-12015

    • 著者名/発表者名
      M. Nishiura, Z. Yoshida, Y. Yano, Y. Kawazura, T. Mushiake, H. Saitoh, M. Yamasaki, A. Kashyap, N. Takahashi, M. Nakatsuka, A. Fukuyama
    • 学会等名
      57th Annual Meeting of the APS, Division of Plasma Physics
    • 発表場所
      Savannah, Georgia, USA
    • 年月日
      2015-11-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of RF electric field in high-β plasma using a Pockels detector in magnetosphere plasma confinement device RT-12015

    • 著者名/発表者名
      T. Mushiake, M. Nishiura, Z. Yoshida, Y. Yano, Y. Kawazura, H. Saitoh, M. Yamasaki, A. Kashyap, N. Takahashi, M. Nakatsuka, A. Fukuyama
    • 学会等名
      57th Annual Meeting of the APS, Division of Plasma Physics
    • 発表場所
      Savannah, Georgia, USA
    • 年月日
      2015-11-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Chaos of nonlinear ion acoustic waves with vorticity2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno and Z. Yoshida
    • 学会等名
      25th International Toki Conference (ITC-25)
    • 発表場所
      Ceratopia Toki(岐阜県土岐市)
    • 年月日
      2015-11-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Evidence of increased ion temperature by slow wave heating in RT-12015

    • 著者名/発表者名
      M. Nishiura, Z. Yoshida, Y. Yano, Y. Kawazura, T. Mushiake, H. Saitoh, M. Yamasaki, A. Kashyap, N. Takahashi, M. Nakatsuka, and A. Fukuyama
    • 学会等名
      25th International Toki Conference (ITC-25)
    • 発表場所
      Ceratopia Toki(岐阜県土岐市)
    • 年月日
      2015-11-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Anisotropy in tail component of Hα in RT-12015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawazura, Z. Yoshida, M. Nishiura, Y. Yano, H. Saitoh, T. Nogami, T. Mushiake, M. Yamasaki, A. Kashyap, N. Takahashi, and M. Nakatsuka
    • 学会等名
      25th International Toki Conference (ITC-;25)
    • 発表場所
      Ceratopia Toki(岐阜県土岐市)
    • 年月日
      2015-11-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Organization and Heating by Inward Diffusion in Magnetospheric Plasmas2015

    • 著者名/発表者名
      N. Sato, Z. Yoshida, and Y. Kawazura
    • 学会等名
      25th International Toki Conference (ITC-25)
    • 発表場所
      Ceratopia Toki(岐阜県土岐市)
    • 年月日
      2015-11-03
    • 国際学会
  • [学会発表] 渦をもつ非線形イオン音波の可積分性に関する数値的検証2015

    • 著者名/発表者名
      大野裕司, 吉田善章
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2015
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-09-27
  • [学会発表] スピン流体の渦構造:量子スパイラル2015

    • 著者名/発表者名
      吉田善章, Swadesh Mahajan
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2015
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-09-27
  • [学会発表] 磁気圏プラズマ装置RT-1における超高ベータプラズマ平衡解析2015

    • 著者名/発表者名
      野善久, 吉田善章, 西浦正樹, 川面洋平, 齋藤晴彦, 山崎美由梨, 虫明敏生, Kashyap Ankur, 高橋典生, 中塚正崇
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-19
  • [学会発表] Temperature and density profile of the cold electron component in RT-1 plasmas2015

    • 著者名/発表者名
      Ankur Kashyap, Zensho Yoshida, Masaki Nishiura, Yohei Kawazura, Yoshihisa Yano, Miyuri Yamasaki, Toshiki Mushiake, Izumi Murakami
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-19
  • [学会発表] 磁気圏型プラズマ装置RT-1におけるRFイオン加熱とイオンプローブ計測2015

    • 著者名/発表者名
      西浦正樹, 吉田善章, 矢野善久, 川面洋平, 齋藤晴彦, 山崎美由梨, 虫明敏生, Kashyap Ankur, 高橋典生, 中塚正崇, 福山淳
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-17
  • [学会発表] 非線形イオン音波における渦と非可積分性2015

    • 著者名/発表者名
      大野裕司, 吉田善章
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-17
  • [学会発表] クレブシュ表現された理想流体の正準ハミルトン形式に対しゲージ原理を課す試み2015

    • 著者名/発表者名
      種橋航, 吉田善章
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-17
  • [学会発表] 量子スパイラル:傾圧スピノル場の渦構造2015

    • 著者名/発表者名
      吉田善章
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-17
  • [学会発表] 磁気圏型プラズマ装置RT-1におけるイオン温度非等方性の生成機構2015

    • 著者名/発表者名
      川面洋平, 吉田善章, 西浦正樹, 矢野善久, 山崎美由梨, 虫明敏生, Kashyap Ankur, 高橋典生, 中塚正崇, 佐藤直木
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-17
  • [学会発表] 磁気圏プラズマの自己組織化における拡散とエントロピー2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤直木, 吉田善章, 川面洋平
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-17
  • [学会発表] Exact nonlinear wave solutions of extended magnetohydrodynamics2015

    • 著者名/発表者名
      Hamdi M Abdelhamid and Zensho Yoshida
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-17
  • [学会発表] Ion cyclotron heating experiments in magnetosphere plasma RT-12015

    • 著者名/発表者名
      M. Nishiura, Z. Yoshida, H. Saitoh, Y. Yano, Y. Kawazura, T. Nogami, M. Yamasaki, T. Mushiake, A. Kashyap
    • 学会等名
      21st Topical Conference on Radiofrequency Power in Plasmas
    • 発表場所
      Los Angels, USA
    • 年月日
      2015-04-26 – 2015-04-29
    • 国際学会
  • [備考] プラズマ理工学講座 吉田・西浦研究室

    • URL

      http://www.ppl.k.u-tokyo.ac.jp/index.html

URL: 

公開日: 2017-01-06  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi