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電子-陽電子プラズマ中の電磁波動励起と非線形発展

正负电子等离子体中的电磁波激发和非线性演化

基本信息

批准号：
09874095
负责人：
羽田亨
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

天体プラズマ現象への応用を念頭におき、超高エネルギーを持つ粒子分布によるプラズマミクロ不安定性を、理論および数値シミュレーションにより解析した。粒子分布としては、磁力線に平行および垂直なエネルギー源をもつ、ビームとリング分布を典型的な場合として考察した。既知の通り、ビーム分布はランダウ共鳴により静電波を励起するが、同時にサイクロトロン共鳴によっても静電波動は励起される。非相対論的プラズマにおいては、プラズマの広いパラメーター領域でランダウ共鳴が支配的であるが、ビームが超高エネルギーで、相対論的効果が強い場合、静電波は主としてサイクロトロン共鳴により励起されることを、線形分散式の解析および粒子シミュレーションにより示した。これは、ビーム速度が光速に非常に近い場合、平行方向の運動に対する効果的質量が大きく、プラズマ電流を生起できないためである。一方、サイクロトロン共鳴の場合、加速度はビームと垂直方向だから、不安定性は影響を受けない。垂直方向の自由エネギーを持つリング分布は、垂直衝撃波下流域や、磁化プラズマ流中での中性粒子のピックアップ過程に伴いしばしば形成される。これまで特に波数k=0付近に励起されるモードに注目した。粒子の初期運動量を大きくすると、波動エネルギーの飽和レベルが急激に低下する臨界点が存在する。臨界点近傍における波動の長時間発展は、通常の線形成長から非線形飽和を経て、さらに長時間後に非線形成長から第二非線形飽和に至る、2つの段階が存在することが分かった。これは、第一飽和点における一種の過飽和現象と位置づけられ、理論および数値シミュレーションによって、その存在を確認した。

Celestial phenomena and their applications are analyzed in terms of particle distribution, theoretical and numerical instability. The particle distribution and magnetic line parallel to each other and vertical to each other are typical of the case. It is known that the transmission and distribution of electromagnetic resonance can cause excitation of electrostatic wave, and the electromagnetic resonance can cause excitation of electrostatic ratio. Non-phase theory of electrostatic wave excitation, linear dispersion of electrostatic wave excitation, particle resonance, etc. For example, if the speed of light is very close, the mass of the effect in the parallel direction is large, and the current is generated. On the one hand, in the case of resonance, the acceleration is different from the vertical direction, and the instability is affected. The vertical direction of the free generation of particles under the distribution, vertical shock wave under the flow, magnetization of neutral particles in the flow of particles associated with the formation of The wave number k=0 is close to the excitation point. The initial motion of particles is large, the ratio is large, the saturation is large, and the critical point of rapid excitation is small. The fluctuation near the critical point develops for a long time, the normal line forms a long time, the non-linear saturation increases, the non-linear saturation increases after a long time, and the second non-linear saturation increases. The first saturation point is the first saturation point, and the second saturation point is the first saturation point.