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2020 年度 実績報告書

粉体流を用いたダスト集合体の衝突進化の実験的研究

公募研究

研究領域新しい星形成論によるパラダイムシフト:銀河系におけるハビタブル惑星系の開拓史解明
研究課題/領域番号 19H05081
研究機関神戸大学

研究代表者

中村 昭子  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (40260012)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワードダストアグリゲイト / 原始惑星系円盤 / 微惑星 / 衝突 / 粉体流
研究実績の概要

ダストクラスター同士の衝突現象の衝突角度依存性を議論するために、垂直二方向から二台のデジタルカメラを用いて撮影を行う装置を開発した。カメラ二台を取り付けた治具をチャンバー内に設置した電磁石を用いて保持し、ダスト流を発生させるとともに電磁石の電流を切ってシャフトに沿って落下させて、クラスター成長と衝突を捉えた。また、前年度に行った隕石粒子の固着力測定結果について、および、ガラス球粒子と破片が自由落下流中に形成するクラスターの充填率について、それぞれ論文としてまとめ、査読付き欧文誌に投稿した。
並行して、ダスト流実験の試料粒子として球形のサブミクロンサイズシリカ粒子からなるダスト塊を用いた実験に着手した。シリカ粒子を目開き数100ミクロンのふるいで篩って準備したダスト塊の固着力分布を遠心法によって測定した。ダスト塊の形状と表面粗さは、光学顕微鏡画像と電子顕微鏡画像、および、レーザー共焦点顕微鏡を用いて調べた。その結果、ダスト塊の固着力は、塊を構成するシリカ粒子1個の固着力の数倍程度で記述されることを示した。次に、このダスト塊をノズルから流して自由落下流を発生させ、その中で形成されるクラスターについて、フラッシュX線撮影を行い、充填率の推定を行った。その結果、塊どうしの充填率は、ガラス球粒子と、破片(不規則形状粒子)の間の値をとることがわかった。ダスト塊形状の不規則度は、ガラス球粒子と破片の間であることから、本研究により、クラスター充填率が粉体形状の不規則度とともに小さくなることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Packing fraction of clusters formed in free-falling granular streams based on flash x-ray radiography2021

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Nagaashi, Akiko M. Nakamura, Sunao Hasegawa, Koji Wada
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 103 ページ: 032903 (6pp)

    • DOI

      10.1103/physreve.103.032903

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cohesion of regolith: Measurements of meteorite powders2021

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Nagaashi, Takanobu Aoki, Akiko M Nakamura
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 360 ページ: 114357 (12pp)

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2021.114357

    • 査読あり
  • [学会発表] Cohesive force measurements of meteorite powders2021

    • 著者名/発表者名
      Nagaashi, Y., Aoki, T., Nakamura, A. M.
    • 学会等名
      The 52nd Lunar and Planetary Science Conference (LPSC)
    • 国際学会
  • [学会発表] フラッシュX線によるダストアグリゲイトからなる粉体流の観測2021

    • 著者名/発表者名
      長足 友哉、中村 昭子、長谷川 直、和田 浩二
    • 学会等名
      宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
  • [学会発表] レゴリス粒子の固着力:粒子の形状と塑性変形の効果2020

    • 著者名/発表者名
      長足 友哉、青木隆修、中村昭子
    • 学会等名
      日本惑星科学会秋季講演会
  • [学会発表] デブリの固着力:隕石粉の固着力測定2020

    • 著者名/発表者名
      中村 昭子
    • 学会等名
      新学術領域「星惑星形成」大研究会2020
  • [学会発表] 自由落下ダスト流に形成するクラスター間衝突過程の観測2020

    • 著者名/発表者名
      長足 友哉、中村 昭子、長谷川 直、和田 浩二
    • 学会等名
      JpGU - AGU joint meeting 2020 virtual

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公開日: 2021-12-27  

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