乱流プラズマ中の波動の長時間相関に関する研究

この研究は電子ビ-ム・プラズマ系に発生する乱流プラズマ中で、不規則に発生、消滅を繰り返している高域混成波ソリトンとイオン波乱流の相互作用を実験的に調べたものである。その結果として次の事柄が明かになった。1)高域混成波ソリトンは集合し易い性質を持ち、その集合したソリトンの包絡線をフ-リエ分析すれば、イオン波のスペクトルが得られる事から高域混成波ソリトンの集合でイオンが発生すると考えられる。2)プラズマ中にイオン波ソリトンの発生が確認されたが、これが高域混成波の窪みに入り込み“対"を作る現象が見られた。そこで高域混成波ソリトンが群速度で移動する際、共にイオン波ソリトンを輸送するものと考えられる。後進波である高域混成波の群速度がプラズマ密度の高い容器中央部分で零になる事が予想されるが、丁度この附近に強力な高域混成波とイオン波の対が定常的に存在する事から、高域混成波によるイオン波ソリトンの輸送と場所的輸送停滞がもたらす混成波とイオン波のエネルギ-蓄積が生じるものとみられる。3)イオン波ソリトンの出現する時刻に高域混成波ソリトン(非線形ランダウ減衰により三角波形を示す)の尾部に振幅振動が発生する事が判明した。これはイオン波ソリトンが捕捉粒子を介して高域混成波と相互作用をした結果と推測されるが、この現象は上記の高域混成波の窪みにイオン波ソリトンが入り込む機構を表わすものと考える。4)その他、高域混成波の波高値と出現確率を調べ、熱平衡のボルツマン統計から大きくずれた非平衡過程である事、非線形ランダウ減衰の証拠が得られるなど多くの知見を得る事ができた。

この研究は電子ビ-ム・プラズマ系に発生する乱流プラズマ中で、不規則に発生、消滅を繰り返している高域混成波ソリトンとイオン波乱流の相互作用を実験的に調べたものである。その結果として次の事柄が明かになった。1)高域混成波ソリトンは集合し易い性質を持ち、その集合したソリトンの包絡線をフ-リエ分析すれば、イオン波のスペクトルが得られる事から高域混成波ソリトンの集合でイオンが発生すると考えられる。2)プラズマ中にイオン波ソリトンの発生が確認されたが、これが高域混成波の窪みに入り込み“対"を作る現象が見られた。そこで高域混成波ソリトンが群速度で移動する際、共にイオン波ソリトンを輸送するものと考えられる。後進波である高域混成波の群速度がプラズマ密度の高い容器中央部分で零になる事が予想されるが、丁度この附近に強力な高域混成波とイオン波の対が定常的に存在する事から、高域混成波によるイオン波ソリトンの輸送と場所的輸送停滞がもたらす混成波とイオン波のエネルギ-蓄積が生じるものとみられる。3)イオン波ソリトンの出現する時刻に高域混成波ソリトン(非線形ランダウ減衰により三角波形を示す)の尾部に振幅振動が発生する事が判明した。これはイオン波ソリトンが捕捉粒子を介して高域混成波と相互作用をした結果と推測されるが、この現象は上記の高域混成波の窪みにイオン波ソリトンが入り込む機構を表わすものと考える。4)その他、高域混成波の波高値と出現確率を調べ、熱平衡のボルツマン統計から大きくずれた非平衡過程である事、非線形ランダウ減衰の証拠が得られるなど多くの知見を得る事ができた。