【研究分野】超高層物理学

【研究領域課題番号】17H06140 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超高層物理学 / プラズマ波動 / 放射線帯 / 粒子加速 / 非線形 / 波動粒子相互作用 / 計算機実験 / 非線形過程 / 電磁波動 / 宇宙プラズマ / 磁気圏 / 非線形現象 / 電子加速 / シミュレーション / プラズマ観測 / 磁気リコネクション / サイクロトロン波 / 計算機シミュレーション

【研究成果の概要】

放射線帯変動のモデリングとして、数値グリーン関数を経度方向の変動を含むように拡張し、かつ斜め伝搬コーラス波動による加速散乱機構をテスト粒子計算に取り込むことに成功した。新しいグリーン関数データベースに基づき、斜め伝搬コーラス放射による放射線帯電子の生成と消失の過程を再現することが可能になった。
磁気圏界面における磁気リコネクションイベント付近でのMMS衛星観測データから、非線形波動粒子相互作用の直接証拠である電子のジャイロ位相空間での非一様性を見出した。これは内部磁気圏の文脈で考えられてきた非線形波動成長理論の有効性・普遍性を示す結果であると考えられる。
「あらせ」衛星の観測による内部磁気圏領域のプラズマ波動とで電子加速・散乱に関する研究を進めた．これまでのVan Allen Probes衛星との協調観測結果に加え，地上観測との連携による研究，もしくは数値シミュレーションとの共同研究などを実施し，磁気圏のコーラス波が放射線帯の高エネルギー電子を散乱し，MeV電子を地球の超高層大気にまで降り込ませていることを実証（Miyoshi et al. (2021)）などの成果があがっている．
WPIAの小型化に向けた粒子検出器に対して、TOF(Time of Flight)の機能まで考慮した設計を行い、チップ性能としてより実用に近づいた。一方、小型真空チェンバーをもちいて粒子検出チップの性能評価を行い、改良点の洗い出しを行った。プラズマ波動チップは、オペアンプの改良を行って広帯域化に成功した。試作したピーク材を利用した小型軽量低エネルギーイオン・電子センサーの特性取得実験を行った。その結果５つの入射口のうち、両端の２つの入射口については粒子が通過しないという問題が明らかとなったが、この原因を解明し、問題を解決した改良型のアナライザーを設計製作することが出来た。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2017-05-31 - 2022-03-31

【配分額】173,810千円 (直接経費: 133,700千円、間接経費: 40,110千円)

【研究分野】プラズマ科学

【研究領域課題番号】15634016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

フレア / ガンマ線バースト / 磁気リコネクション / ジェット / プラズモイド / 電磁流体力学 / シミュレーション

【研究成果の概要】

平成16年度発足の特定領域「磁気プラズマにおける爆発現象-磁気リコネクション研究の新展開」申請のための準備会、会合を以下のように開催した。
第1回 全体会議 2005年6月10日(火)於:京大花山天文台。特定領域の内容、総括班、計画研究案など議論。
第2回 全体会議 2003年7月17日(木)-18日(金)於:東大工学部。
特定領域全体、各研究計画の科学的な目的について詳しく議論し、3つの研究項目を設定。
第3回 幹事会 2003年8月21日(木)-22日(金)於:東大理学部
科学的な目的をつめることにより、9グループによる計画研究案をほぼ確定。総括班メンバーを決定。
第4回 幹事会 2003年9月8日(月)於:東京駅。申請書原案、各計画研究の概要案のチェック、調整。
第5回 全体会議 2003年10月9日(木)於:東大工学部
特定領域全体の構成、項目、計画研究、メンバーなど最終的に確認し、予算案をほぼ決定。
第6回 幹事会 2003年10月24日(金)於:京大花山天文台
領域申請書・総括班・支援班・調整班・および各計画研究の調書に関する調整、議論、執筆。予算案を確定。
第7回 幹事会 2003年10月29日(水)-31日(金)於:京大花山天文台
領域申請書、総括班、支援班、調整班、および各計画研究の調書の最終チェックを行ない、申請書と調書を完成。
第8回 全体会議(国際会議) 2004年3月17日(水)-19日(金)於:京大基礎物理学研究所
Prof.Parker(京都賞)、Dr.Yamada(USA)をはじめとする世界のリーダーを集め、今後の研究戦略を議論。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2003

【配分額】3,500千円 (直接経費: 3,500千円)

【研究分野】超高層物理学

【研究領域課題番号】06352014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

磁気リコネクション / 衛星観測 / シミュレーション / GEOTAIL / YOHKOH / 異常電気抵抗 / プラズモイド / 太陽フレア

【研究成果の概要】

磁気リコネクション過程は,地球,惑星磁気圏,核融合プラズマの分野において,観測・実験並びに理論・モデル・シミュレーションから幅広く研究されてきている。しかも,数多くの先駆的な研究が国内の研究者によって精力的に発表されてきた分野でもある。ここ数年,より現実的なモデル・シミュレーション研究が活発に行われ,磁気リコネクションの3次元的描像,現実的な磁気圏構造での発展の様子,異常電気抵抗と粒子の効果等が明らかにされつつある。
一方,太陽観測衛星「YOHKOH」のX線画像は,太陽表面磁場構造の時々刻々のダイナミカルな変化を私達にみせてくれており,地球磁気圏観測衛星「GEOTAIL」の電磁場,プラズマ,プラズマ波動観測は,磁気圏の激しく変化する姿をみせてくれている。これらの現象の中で,変化の激しいダイナミカルな現象の多くが磁気リコネクション過程と密接に関連していると想像されている。
そこで,『磁気リコネクション』というキーワードを念頭において,「GEOTAIL」による地球磁気圏と「YOHKOH」による太陽コロナの最新の観測結果と理論モデルを比較検討すべく3回のワークショップを持った。話題としては,2次元定常リコネクションの検討,スイ-ト・パーカー型か,ペチェック型の高速磁気リコネクションか,高速リコネクションを引き起こす原因は外部にあるのか,内部にあるのかの討論が活発に行われた。また国産の科学衛星「GEOTAIL」と「YOHKOH」の観測をもとにしたリコネクションの起こっている証拠及び状況証拠と理論・モデルとの比較検討を行った。地球磁気圏尾部におけるプラズモイドの観測,磁気中性線でペチェック型の高速リコネクションが起こっていることを証拠立てるSlow Shockの観測結果が報告された。一方,太陽観測からは,大規模太陽フレアが磁気リコネクションと強く関係していることを信じさせるに十分な軟X線画像が提出された。一方,マイクロフレアも大規模フレアと同様に磁気リコネクションの結果として発生することが新たに示された。

【研究種目】総合研究(B)

【研究期間】1994

【配分額】2,400千円 (直接経費: 2,400千円)