宇宙における光電離プラズマの非平衡過程の研究

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前年度の途中より米国Rice大学のE.Liang教授のもと、強い磁場による粒子加速により得られる高エネルギー粒子と輻射場との相互作用の研究を開始した。これはガンマ線バーストの輻射場を想定したものである。非常にコンパクトな領域に数MeV程度の電子・陽電子プラズマとそれと同程度のエネルギーの磁場が閉じこめられている場合、初期パラメーターにもよるが、最終的にはγ〜200程度まで粒子が加速されることが数値計算によりわかった。この高エネルギー粒子と外部輻射場と相互作用を起こし、コンプトン散乱を起こす。その散乱スペクトルは角度に強くに依存し、また非熱的なパワーローのスペクトルを見せることがシミュレーションによりわかった。さらには散乱スペクトルが激しい時間変化を起こすことも判明し、このような輻射場の元、高エネルギー粒子の中に微量の鉄などの高Z原子が存在する場合に輝線がどのように変化するかについてが次の研究課題である。この激しく変化する輻射場において、原子、イオンの各レベルの存在確率(ポピュレーション)を時間依存で解く非定常レート方程式の数値計算を行う予定である。この計算コードは任意の準位間遷移確率を計算出来る原子過程コードを含み、自動的に重要な準位を摘出する。当初の目的であるコンパクト星周りの非平衡光電離プラズマをシミュレーション、非平衡光電離プラズマの輻射とダイナミクスの解明まではあと少しである。留学中には欧米の研究者と様々な議論を交え、世界最新の研究成果にふれることが出来た。今年度の補助金は主に上記の研究を遂行するため、米国滞在のための旅費に当てられた。