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2016 年度 実績報告書

相対論的傾圧効果による磁場生成に関する理論及びシミュレーション研究

研究課題

研究課題/領域番号 26800279
研究機関東京大学

研究代表者

川面 洋平  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (80725375)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード電磁流体力学 / ヘリシティ / 相対論 / リラベリング対称性 / 最小作用の原理 / 拡張電磁流体力学
研究実績の概要

本年は昨年に引き続き相対論的電磁流体力学(MHD)にHall効果や電子慣性を加えた相対論的拡張MHDの解析を行った.まず最小作用の原理に関する考察を行った.この作用原理は運動量とベクトルポテンシャルのClebsch表示を導く束縛付き作用原理から始まり,Clebschポテンシャル変数を通常のベクトル場変数に変数変換することで共変ポアソン括弧作用原理となる.この作用原理はこれまで提案されていた電磁流体タイプのモデルを包括している.この作用原理から導出した相対論的Hall MHDは非相対論的Hall MHDと異なり,電子の熱的慣性を含んでおり,イオンのスキン長程度のスケールをもった無衝突磁気リコネクションを起こしうることを発見した.以上の結果を論文で出版した.次に相対論的Hall MHDの線形波動解析を行った.相対論的Hall MHDの分散関係は非相対論的Hall MHDより複雑になり,複数の興味深い性質が現れることが分かった.まず背景磁場に関して等方的になることである.非相対論的Hall MHDではHall効果が強くなるほど,速い磁気音波の磁力線に対して平行方向の位相速度・群速度が増大することにより非等方になることが知られていた.一方相対論的Hall MHDでは光速限界があるために早い磁気音波が平行方向にある程度以上速くなれず,相対的に等方化することが分かった.また,光速限界に達した速い磁気音波にシアAlfven波が追いつくことで,速い磁気音波とシアAlfven波の群速度面が融合する.この結果シアAlfven波もまた等方化される.さらに,波の圧縮性を解析したところ,速い磁気音波は非相対論的Hall MHDではHall効果の増大に伴い非圧縮的になるのに対し,相対論的Hall MHDではHall効果が大きくなるとより圧縮的になることが分かった.以上の結果を論文にまとめ投稿した.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] The University of Texas at Austin(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      The University of Texas at Austin
  • [雑誌論文] Action Principles for Relativistic Extended Magnetohydrodynamics: A Unified Theory of Magnetofluid Models2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawazura, G. Miloshevich, and P. J. Morrison
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 24 ページ: 022103 1-10

    • DOI

      10.1063/1.4975013

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Covariant Hamiltonian theory of extended MHD and applications to collisionless reconnection2017

    • 著者名/発表者名
      G. Miloshevich, Y. Kawazura, P. J. Morrison
    • 学会等名
      The Sherwood Fusion Theory Conference
    • 発表場所
      Annapolis, USA
    • 年月日
      2017-05-01 – 2017-05-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Action Principle for Relativistic Extended Magnetohydrodynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawazura, G. Miloshevich, P. J. Morrison
    • 学会等名
      2nd Geometric Algorithms and Methods for Plasma Physics Workshop
    • 発表場所
      Garching, Germany
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Particle acceleration in laboratory magnetosphere2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawazura
    • 学会等名
      6th East-Asia School and Workshop on Laboratory, Space, and Astrophysical plasmas
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-07-11 – 2016-07-16
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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