大振幅プラズマ波における自己組織化、粒子加速とその応用

点击翻译按钮获取中文摘要

磁化プラズマ中を伝播する大振幅波と粒子の相互作用により生起する物理現象について,理論と計算機シミュレーションによる研究をおこなった。今日までの理論および粒子シミュレーション研究により,磁気音波衝撃波による様々な粒子加速機構が発見されているが,本研究では、それらの加速機構が,加速器などの工学的応用が可能なパラメータ範囲において利用できうるかどうか明らかにすることなどを目指した。これらの目的のもと,本年度も,3次元シミュレーションによる,大振幅波の構造形成(自己組織化)過程の解明や,3次元的な構造に起因する新たな加速機構の発見等を目指し,空間3次元の相対論的電磁粒子コードの開発を進め,その成果を論文としてまとめた。一方,従来のシミュレーション研究で用いているコードでは,閉じた系しか取り扱えないため,外部からのエネルギー流入に起因する自己組織化過程にっいて調べることができない。そこで,本年度は,開放系3次元シミュレーションコードの開発を目指し,その準備段階として,開放系1次元静電粒子コードの開発・改良をおこなった。また,その応用として,当該粒子コードが組み込まれた連結階層オーロラシミュレーションコードによる,オーロラアーク形成過程に関する研究に寄与した。そして,当該粒子コードによって再現される電気二重層による電子加速現象(ミクロ過程)が,マクロなオーロラアーク形成に与える効果にっいて調べた。その成果は,日本物理学会年次大会において報告した。