宇宙線異常成分の加速・輸送過程の研究

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平成16年度は宇宙線加速過程の非線形段階の数値シミュレーションを行う一方、注入過程に関して観測データを解析した。まず、数値シミュレーションの方では、加速に必要な磁場を増大させるために提案されているLucek-Bell機構の追試計算を行った。原論文では宇宙線ハイブリッド・コードを用いていたが、本研究ではより一般的に使用されているハイブリッド・コードでも結果を確認した。さらにマッハ数に対応するパラメータを変えたところ、Lucek-Bell機構には一定の飽和レベルを示す結果が得られた。一方、観測データ解析の方では、地球バウショックにおける電子のエネルギースペクトルを調べた。これは前年度におこなったピックアップイオンデータの検索の過程において見出された特異イベントに端を発するもので、想定外ではあったが、加速に必要な衝撃波パラメータを調べることができた。具体的には、マッハ数が10程度で衝撃波角が85度以上になるとベキ指数が3程度にまで達することが分かった。これらのパラメータ依存性は従来調べられていなかったものであり、今後加速の理論モデルと比較するうえで重要な知見となる。なお、とくにマッハ数や衝撃波角が比較的小さい場合の衝撃波はホイッスラー臨界マッハ数を下回るため、ホイッスラー波による磁場擾乱が上流で観測される。本研究では一部の観測イベントにおいて、電子がこれらの磁場擾乱を解して効率的に加速されていたことを見出したうえ、詳細な解析から加速機構が衝撃波統計加速機構であると同定した。(これらの結果はまとめてジャーナル誌への投稿を準備中である)