速度分布関数の高次モーメントと不均一系の流れに関する実験的研究

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波長可変半導体レーザーシステムに飽和吸収分光法を組み込むことにより、高精度誘起蛍光ドップラー分光システムを開発した。このシステムを用いて分布関数の精密測定を行うことにより、中性粒子の速度分布関数と不均一性によって誘起される流れの関係を実験的に決定した。その結果、不均一系の流れは速度分布関数の非対称性に関係づけられる事を実験的に見出した。非対称性の指標として、速度分布関数の歪度（スキューネス）に着目し、非対称性を表わす幾何学量と流れを示す規格化平均流速が（Ｕ／Ｕｔ）＝（１／３）Ｓの関係にあることを見出した。ここで、Ｕは流れ速度、Ｕｔは熱速度、Ｓはスキューネスである。この関係は、力学量（Ｕ／Ｕｔ）が、非対称性の幾何学量（Ｓ）で記述できることを示しており、分布関数の精密測定により不均一系の輸送現象を実験的に決定することが可能であることを示している。従来、速度分布関数のゆがみによる巨視的流れの発生とその解析は、理論およびシミュレーション分野においてのみで可能であったが、本研究により運動論的解析は実験においても可能となった。このことは、実験的運動論が開拓できることを事を意味している。以上の結果は、"Asymmetry of velocity distribution function and inhomogeneity-induced flow associated with neutral depletion structure in an ECR plasma"としてPhysics of Plasmas 23, 112120 2016);doi:http://dx.doi.org/10.1063/1.4968217に投稿し、受理された。