Investigation of two component plasmas frozen into canonical flux tube using BX-U

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通常のプラズマはイオン群と電子群から成り立っている。一般的にプラズマは全体として電気的中性状態と考えられているが、先進プラズマ物理学ではイオン群と電子群は、それぞれ独立にイオンプラズマと電子プラズマを構成しており、それらイオンプラズマと電子プラズマが、２流体プラズマ状態を構成しているという考え方が流行してきている。プラズマに対する一般的な考え方とは異なるこの２流体状態、および、その時に磁力線の周りを回転している２流体プラズマの正準フラックスチューブへの凍結の様子を可視化するための研究を遂行してきている。今年度の研究実績は以下である。(1) ２流体プラズマ状態は、電子プラズマの密度が10^{13} m^{-3}、リチウムイオンプラズマの密度が10^{11-12} m^{-3}を使いながら、それらプラズマをネストトラップ内で重畳することにより生成される。ここでこの電子プラズマだけをネストトラップ内で回転平衡状態に緩和させているにもかかわらず、イオン群が発生するという現象が発見されていたが、そのメカニズムについては不明であった。本研究では、このイオン群がネストトラップのサイドウェル内にトラップされる電子による電子衝突電離から生じることを系統的な実験と計算により初めて明らかにした。(2) 蛍光時間が短く、かつ大口径の蛍光盤付きMCPを装置に導入する事ができたため、プラズマの２次元断面形状の時空間ダイナミクスの詳細が分かるようになった。これに高速度カメラを組み合わせることで、複数の電子フィラメントが内向きマージングをしながら装置軸上で一つになる詳細なデータを得た。現在、金沢大学の研究者と共に、このマージング現象をスーパーコンピュターでも再現できるか、シミュレーションを開始している。(3) 差動剛体回転平衡に関する安定性の計算も海外研究者とともにを継続している。