Elucidation of a Novel Ion Heating Mechanism Utilizing the Characteristics of Whistler Waves and Its Application Development

利用惠斯勒波特性的新型离子加热机制的阐明及其应用开发

• 批准号: 21K03500
• 负责人: 佐野 孝好
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03500/
• 关键词: ホイッスラー波; レーザープラズマ; 磁気圏プラズマ; プラズマ粒子加速; レーザープラズマ相互作用; プラズマ加熱; 波動粒子相互作用; 慣性核融合

本研究では、臨界密度のないホイッスラー波の伝播特性を利用し、新奇なプラズマ加熱機構を提唱している。本年度は、定在ホイッスラー波を媒介した新しい電子加熱に関するプラズマ粒子シミュレーションの実施と、解析的な理論モデルの構築を行った。この現象は、レーザープラズマ実験だけでなく中性子星磁気圏プラズマでも起こりうる共通した物理現象であることがわかっている。特に天体応用に関しては、高速電波バーストと呼ばれる現象への応用が期待されるため、マグネターと呼ばれる強磁場中性子星における物理パラメータでの数値シミュレーションを重点的に行った。その結果、もし中性子星表面で大振幅の電磁波（ホイッスラー波もしくはアルフベン波）が励起された場合、その電磁波が磁気圏を通過できるためのおおよその条件を導き出すことに成功した。電磁波が通過できない場合は、電磁波のエネルギーは電子に吸収される。相対論的速度にまで加速された電子は、すぐさまガンマ線やX線を放出し、輻射のエネルギーに変換される。さらに、その輻射場の中で光子の衝突によって電子・陽電子の対生成が起こりうるため、最終的にはペアプラズマのエネルギーに変換されることが示唆される結果となっている。ただし、現状では磁力線に沿った方向に伝播する電磁波の場合のみを考慮しているため、磁力線に対して角度を持って伝播する場合や、多次元の効果を考慮した場合など、より現実的な状況での極限プラズマ中での大振幅電磁波の伝播特性やエネルギー変換過程に興味を持って研究を展開している。

In this study, the critical density and propagation characteristics of the wave are utilized, and the novel heating mechanism is proposed. This year, we will conduct research on the application and analysis of new technologies for electronic heating. This phenomenon is a common physical phenomenon. Special celestial bodies are used for high-speed radio waves and radio waves, and the phenomenon of radio waves is expected to be used for high-speed radio waves. As a result, large amplitude electromagnetic waves on the surface of neutral stars are excited, and electromagnetic waves pass through the magnetic field under the conditions of successful transmission. When electromagnetic waves pass through, they are absorbed by electrons. Relative to the speed of acceleration, electron emission, radiation, and radiation, In the middle of the radiation field, the collision of electrons and positrons occurs, and the final result is that In this paper, the author studies the propagation characteristics of large amplitude electromagnetic waves and the transformation process of electromagnetic waves.

项目成果

強磁場下における特異な波動粒子相互作用

强磁场下独特的波粒相互作用

• 发表时间: 2022
• 作者: 寺坂健一郎;吉村信次;荒巻光利;佐野孝好
• 通讯作者: 佐野孝好

Alfv?n Number for the Richtmyer?Meshkov Instability in Magnetized Plasmas

磁化等离子体中 Richtmyer?Meshkov 不稳定性的 Alfv?n 数

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac141e
• 发表时间: 2021
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Masato Tsutsumi;Nen Saito;Daisuke Koyabu;Chikara Furusawa;Sano Takayoshi
• 通讯作者: Sano Takayoshi

Relativistic two-wave resonant acceleration of electrons by colliding large-amplitude Alfven waves

大振幅阿尔文波碰撞导致电子的相对论两波共振加速

• 发表时间: 2022
• 作者: G. Masaoka;T. Pikuz;K. Katagiri;R. Kodama;T. Okuchi;B. Albertazzi;M. Koenig;K. Miyanishi;K. Sueda;T. Yabuuchi;M. Yabashi;Takayoshi Sano
• 通讯作者: Takayoshi Sano

強磁場中における相対論的波動粒子相互作用

强磁场中的相对论波粒相互作用

• 发表时间: 2022
• 作者: 寺坂健一郎;吉村信次;斉藤稔;城地保昌;佐野孝好
• 通讯作者: 佐野孝好

Acceleration of Relativistic Particles in Counterpropagating Circularly Polarized Alfv?n Waves

反向传播圆偏振 Alfv?n 波中相对论粒子的加速

• DOI: 10.3847/1538-4357/acbb6d
• 发表时间: 2023
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Isayama S.;Takahashi K.;Matsukiyo S.;Sano T.
• 通讯作者: Sano T.