ECWプラズマにおけるX線発生機構とカオス過程

点击翻译按钮获取中文摘要

プラズマ中の波動・粒子から成る系のカオス現象は保存系カオスとしい特徴づけられ,プラズマ加熱基礎論や宇宙における高エネルギー粒子の発生等に関連した重要な研究テーマである。我々は,プラズマ中の電子サイクロトロン波(ECW)を用いることによって,単一波動と電子から成る最も自由度の低い系の実現を目指した。これは従来の研究が,波動の吸収率の低さに寄因して,複雑な多モード系となっていた点を改良するためである。実験はECWを効率良く励起するため,円偏波したマイクロ波を用いた。これにより,低圧力・低密度で行なわれる実験領域においても,波は十分早く減衰し対向壁による多重反射の影響を無視できる系を実現した。通常のカオスが固有振動系に周期外力(キック)を加えた場合に発生する事を考慮すると,我々の系においては不均磁場によってバウンス運動する電子がECWと周期的に相互作用(キック)する事でカオス的な加速が発生すると考えられる。その事を直接的に示すために,ミラー磁場の一方を連続的に変化できるように装置を改良し,捕捉電子の量を連続的に制御する実験を行なった。この実験で,捕捉電子が存在しない場合はX線発生(KeV領域の電子の発生)が起らない事,ミラー比を増加させていくとともに連続的にX線放出が起ることを確認した。さらに,X線発生と閾値,高エネルギー電子の径方向分布なども測定し,X線発生と捕捉電子の関連を明らかにした。以上の事実に基づいて、我々の系における高エネルギー電子の発生は,不均一磁場によって捕捉電子がバウンス運動を行うために周期的なキックを受けて速度空間をカオス的に拡散していくためであると結論できる。結果は1992年春及び秋の物理学会,1992年プラズマ物理国際会議(オーストリア)にて発表を行なった。