相対論的ブラソフコードを用いた衝撃波における高エネルギー粒子加速

使用相对论性 Vlasov 码进行冲击波中的高能粒子加速

• 批准号: 05J11759
• 负责人: 天野 孝伸
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J11759/
• 关键词: 粒子加速; 宇宙線; 衝撃波

昨年度までの研究では1次元のプラズマ粒子コードを用いたシミュレーションを行い、強い準垂直衝撃波において一部の電子がサーフィン加速とドリフト加速と呼ばれる二つの機構を介して非常に効率良く加速され得ることが分かってきた。この機構で生成された被加速粒子のエネルギーはFermi加速によって加速されるために十分なエネルギーを持ち、衝撃波粒子加速理論における最大の問題点である注入問題を解決し得る。しかしこれらの結果は1次元性を仮定したものであり、より現実的な見積りには多次元性を考慮することが必須課題である。そこで本年度はこれまでの結果を2次元に拡張し、粒子加速効率をより詳細に調べた。強い衝撃波においてはBuneman不安定性と呼ばれる2流体不安定性が起こることが知られており、電子サーフィン加速に重要な役割を果たす。特にこの不安定により励起される静電波動のエネルギーは被加速粒子の最大エネルギーを決める重要な指標である。そこで2次元周期系においてBuneman不安定性の粒子シミュレーションを行い、励起される波動の最大エネルギーを調べた。その結果多次元においては斜め伝播波動による効率的な散乱が働き、飽和時の電場エネルギーは1次元の場合の20-30%程度に留まることが分かった。上記は簡単化した周期系のシミュレーションから得られた結論であったが、さらに垂直衝撃波の2次元シミュレーションも行い、電子の加速効率を調べた。その結果、2次元であっても電子の加速は効率良く起こることが分かった。詳細な解析の結果、加速機構はサーフィン加速が多次元性によって変性を受けたものと分かった。本研究の結果、超新星残骸で見られるような強い衝撃波において1次元で有効だと思われたサーフィン加速が2次元でもやはり働き、電子の注入に関して重要な役割を果たすことが明らかになった。

Yesterday annual ま で の research で は 1 yuan の プ ラ ズ マ particle コ ー ド を with い た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line い, strong い quasi vertical shock wave に お い て a の electronic が サ ー フ ィ ン accelerate と ド リ フ ト accelerate と shout ば れ る two つ の institutions を interface し て very に sharper rate good く accelerate さ れ must る こ と が points か っ て き た. こ の institutions で generated さ れ た の is accelerated particles エ ネ ル ギ ー は Fermi acceleration に よ っ て accelerate さ れ る た め に very な エ ネ ル ギ ー を hold ち, strong shock wave theory of particle acceleration に お け る の biggest problem point で あ る injection solution を し る. し か し こ れ ら の results は 1 yuan sex を 仮 set し た も の で あ り, よ り now be な see product り に は multidimensional sex を consider す る こ と が must subject で あ る. Youdaoplaceholder0 で で で this year 's <s:1> れまで れまで を results を 2d に拡 zhang で, particle acceleration efficiency をよ detailed に survey べた. Strong い blunt shock wave に お い て は Buneman labile と shout ば れ る 2 fluid labile が up こ る こ と が know ら れ て お り, electronic サ ー フ ィ ン accelerate に important な "を cut fruit た す. Special に こ の unrest に よ り wound up さ れ る electrostatic fluctuation の エ ネ ル ギ ー は の is accelerated particles biggest エ ネ ル ギ ー を definitely め る important indicator な で あ る. そ こ で 2 dimensional periodic system に お い て Buneman labile の particle シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, wound up さ れ る fluctuations の biggest エ ネ ル ギ ー を adjustable べ た. そ の results multidimensional に お い て は inclined め 伝 sowing fluctuations に よ る sharper rate な scattered が 働 き, saturated の electric field when エ ネ ル ギ ー は 1 yuan の occasions の degree of 20-30% に leave ま る こ と が points か っ た. Written は Jane 単 change し た periodic system の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン か ら have ら れ た conclusion で あ っ た が, さ ら に vertical blunt shock wave の 2 dimensional シ ミ ュ レ ー シ ョ ン も line い, electronic の accelerate sharper rate を べ た. The そ そ result shows that the performance of 2d であって <s:1> electron <s:1> acceleration <e:1> is good from く to <s:1> る とが とが とが points った った った. Detailed analytical の な results, accelerate institutional は サ ー フ ィ ン accelerate が multidimensional sex に よ っ て - property were を け た も の と points か っ た. の results of this research, the supernova remnant で see ら れ る よ う な strong い blunt shock wave に お い て 1 yuan で have sharper だ と think わ れ た サ ー フ ィ ン accelerate が 2 dimensional で も や は り 働 き, electronic の injection に masato し て important な "を cut fruit た す こ と が Ming ら か に な っ た.

项目成果

Effect of Shock Angle on Fast and Direct Acceleration of Electrons in High Mach Number Quasi-Perpendicular Shocks

高马赫数准垂直激波中激波角度对电子快速直接加速的影响

• 发表时间: 2008
• 期刊: Proceedings of Future Perspectives of Space Plasma and Particle Instrumentation and International Collaborations (印刷中)(掲載確定)
• 作者: Amano;T.;Hoshino;M.
• 通讯作者: M.

Heating and Acceleration by Microinstabilities in the Quasi-Perpendicular Shock Transition Region

准垂直激波转变区微观不稳定性的加热和加速

• 发表时间: 2007
• 作者: 天野 孝伸;星野 真弘
• 通讯作者: 星野 真弘

Nonthermal Electron Acceleration in High Mach Number Collisionless Shocks

高马赫数无碰撞冲击中的非热电子加速

• 发表时间: 2007
• 作者: Amano;T.;Hoshino;M.
• 通讯作者: M.

Electron Injection at Quasi-Perpendicular Supernova Remnant Shocks

准垂直超新星遗迹激波中的电子注入

• 发表时间: 2007
• 作者: Amano;T.;Hoshino;M.
• 通讯作者: M.

Electron Acceleration through Microinstability in Collisionless Shocks

通过无碰撞冲击中的微观不稳定性进行电子加速

• 发表时间: 2007
• 作者: Amano;T.;Hoshino;M.
• 通讯作者: M.