計算機シミュレーションによる地球放射線帯高エネルギー電子加速過程の研究

地球辐射带高能电子加速过程的计算机模拟研究

• 批准号: 06J02474
• 负责人: 加藤 雄人
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J02474/
• 关键词: 放射線帯; 計算機実験; 波動粒子相互作用; 電子加速過程; ホイッスラーモード; ホイスラーモード・コーラス

放射線帯外帯における相対論的高エネルギー電子の加速機構、及びその加速機構において重要な役割を担うとされるプラズマ波動、ホイスラーモード・コーラス放射の励起プロセスの双方で、波動による電子の捕捉という非線形波動粒子相互作用の重要性が指摘されている。互いの物理プロセスの深い関連性が示唆されるこの2つの研究課題に対し、独自に開発を行っている電子ハイブリッドモデルを用いたシミュレーションを実施、その素過程を議論した。本年度は、昨年度に引き続き、地球内部磁気圏の磁気赤道周辺領域を模擬した1次元の電子ハイブリッドシミュレーションを実施した。磁気赤道領域を起源とするホイスラーモード・コーラス放射の生成過程を再現するシミュレーション中では、生成されたコーラスエレメントとの相互作用による、相対論的な電子が加速される様相も同時に再現されている。シミュレーション結果の詳細な解析により、一部の相対論的電子は波動による捕捉という非線形効果により高効率に加速されること、それら被加速電子の運動はRelativistic Turning Acceleration過程およびUltra-Relativistic Acceleration過程と呼ばれる特徴的な軌道をとることが明らかとなった。この成果は学術論文として公表し、国内外の学会・研究会で報告した。コーラス放射と高エネルギー電子との相互作用は、惑星磁気圏の赤道領域で生起する普遍的な現象であると考えられる。その検証を目的として、昨年度に引き続き木星磁気圏中でのGalileo探査機による波動観測結果及び粒子観測結果の解析を行った。さらに土星磁気圏中でのCassini探査機によるコーラス放射観測結果についても、米国及び欧州の研究者との共同研究を開始し、コーラス放射の生成過程に関する理論の普遍性を示唆する初期結果を得ており、学術論文として投稿した。

The acceleration mechanism of relatively high energy electrons in the radiation band and the importance of particle interaction in the radiation band are discussed. The deep interrelatedness of the physical elements of the interaction is demonstrated by the discussion of the implementation of the two basic processes for the development of electronic components. This year, the Earth's internal magnetic field and magnetic equatorial region have been simulated and the first dimensional electronic system has been implemented. The origin of the magnetic equatorial domain is related to the reproduction of the generation process of the electron emission. The results of the analysis are as follows: 1. the relative electron ratio, 2. the nonlinear effect, 3. the acceleration, 4. the motion of the accelerated electron, 5. the ultra-relative acceleration, 6. the characteristic orbit, 7. the acceleration, 7. the acceleration, 7. the acceleration, 8. the acceleration, 8. the acceleration, 9. the acceleration, 9. The results of this research are published in public, and reported by domestic and foreign societies and research conferences. The interaction of electrons and radiation in the equatorial region of the star magnetic field is a common phenomenon. Analysis of the ratio measurement results and particle measurement results of the Galileo probe in Jupiter's magnetic field last year The Cassini probe in Saturn's magnetic field has produced radiometric results, and researchers in the United States, America, and Europe have begun joint research to demonstrate the universality of theories related to the generation of radiometric data. Initial results have been obtained and academic papers have been submitted.

项目成果

Whistler-mode wave particle interaction in Saturn's magnetosphere

土星磁层中的惠斯勒模式波粒相互作用

• 发表时间: 2008
• 作者: Katoh;Y.
• 通讯作者: Y.

地球・木星磁気圏でのホイッスラーモード・コーラス放射と電子加速

地球/木星磁层中的惠斯勒模式合唱辐射和电子加速

• 发表时间: 2007
• 作者: Katoh;Y. and Y. Omura;加藤雄人
• 通讯作者: 加藤雄人

木星磁気圏内でのピックアップイオンの熱化に関する計算機実験

木星磁层中拾取离子热化的计算机实验

• 发表时间: 2008
• 期刊: 東北大学情報シナジーセンター大規模科学計算システム広報SENAC 41・1
• 作者: 加藤雄人;他
• 通讯作者: 他

Relativistic electron acceleration in the generation process of whistler-mode chorus by a self-consistent particle simulation

通过自洽粒子模拟研究哨声模式合唱产生过程中的相对论电子加速

• 发表时间: 2007
• 作者: Y.;Kato;Y.;Omura;Y. Katoh
• 通讯作者: Y. Katoh

Characteristics of whistler-mode chorus emissions in the Jovian magnetosphere

木星磁层中口哨模式合唱发射的特征

• 发表时间: 2007
• 作者: Katoh;Y.;F. Tsuchiya;Y. Miyoshi;H. Misawa;A. Morioka
• 通讯作者: A. Morioka