非中性プラズマを用いた多体系緩和過程の実験的研究

非中性等离子体多体弛豫过程的实验研究

• 批准号: 02J01362
• 负责人: 三瓶 明希夫
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J01362/
• 关键词: 非中性プラズマ; 渦; 自己組織化; 乱流

純電子プラズマを用いて,複数個の渦糸が格子状配列に並ぶ現象「渦結晶」が観測されており,背景渦度の存在が影響を及ぼしている可能性が示唆されている.本研究では,薄く広がった電子プラズマの背景渦中に,様々な初期配位で三本の渦糸を入射し,その時間発展について細密な画像計測を行うことで,秩序化の過程における背景渦度分布の寄与について考察を行った.その結果,以下の事実を明らかにした.a)三本の渦糸の運動を詳細に計測して,背景渦は任意の初期位置に置かれた渦糸を正三角形の頂点の位置に移動させ,しかもその対称性の高い配位を準定常的に維持する働きを持つことを定量的に示した.更に,渦糸が対称位置に落ち着くまでに要する時間は,背景渦の循環が大きいほど短くて,分布の微細な構造には強く依存しないことを示した.b)既存の理論によれば,対称的な渦糸の配意は,境界壁がなければ維持される.しかし実験では不可避的に境界壁があるから,鏡像渦糸の効果によって渦糸の対称配位は不安定になると予想される.これに対して本実験は,渦糸は不安定であるが,背景渦は壁による不安定効果を抑制して,対称配位にある渦糸の相対位置を保つ働きを持つことを示した.c)対称性の高い構造形成の理論解析において採用される,いくつかの積分量を実験的に評価して,その保存性の強さの序列を示した.通常極値化の対象となるエントロピーとエンストロフィーの緩和は確かに速いが,変化の速いのは背景渦ではなくて,渦糸の変形に由来する成分であること,従って統計的な緩和理論だけでなく力学的検討も加えなければならないことを示した.この成果は,物理学会他,複数の研究会で報告している.また,この成果をとりまとめた論文は,Phys.Rev.Eに掲載された.

Pure electron vortex crystals are used in lattice arrangement, and the phenomenon of vortex crystals is detected. The possibility of the existence of background vorticity affects the formation of vortex crystals is also indicated. In this study, the background vorticity distribution of thin film electrons was investigated. The initial coordination of the three vortices was investigated. The results are as follows: a) The motion of the three vortices is measured in detail, the background vortices shift from arbitrary initial positions to the positions of the vertices of the regular triangles, and the symmetry is maintained quasi-stationary. Furthermore, the vortexes are located in opposite directions, and the circulation of the background vortexes is large and short, and the distribution of the vortexes is strongly dependent on the fine structure.b) The existing theory is different, and the matching of the vortexes is different, and the boundary wall is maintained. The boundary wall is unavoidable, and the mirror vortex is unstable. In contrast to this, the vortex is unstable, and the background vortex is unstable against the wall. The stability of the vortex is suppressed, and the symmetry coordination is maintained.c) The theoretical analysis of the formation of symmetric high structures is adopted, and the integrals of the vortex are evaluated. In general, the polarization of the image and the change of the velocity of the background vortex are analyzed by the statistical theory of relaxation. The results of this research are reported by the Institute of Physics. This paper is published in Phys. Rev. E.

项目成果

A.Sanpei, Y.Kiwamoto, K.Ito, Y.Soga: "Formation of a vortex crystal cell assisted by a background Vorticity distribution"Physical.Review.E. 68. 016404 (2003)

A.Sanpei、Y.Kiwamoto、K.Ito、Y.Soga：“由背景涡度分布辅助的涡旋晶体单元的形成”Physical.Review.E。