Investigation of two component plasmas frozen into canonical flux tube using BX-U

使用 BX-U 研究冷冻到标准通量管中的两种成分血浆

基本信息

批准号：
21H01056
负责人：
比村治彦
金额：
$ 11.73万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

通常のプラズマはイオン群と電子群から成り立っている。一般的にプラズマは全体として電気的中性状態と考えられているが、先進プラズマ物理学ではイオン群と電子群は、それぞれ独立にイオンプラズマと電子プラズマを構成しており、それらイオンプラズマと電子プラズマが、２流体プラズマ状態を構成しているという考え方が流行してきている。プラズマに対する一般的な考え方とは異なるこの２流体状態、および、その時に磁力線の周りを回転している２流体プラズマの正準フラックスチューブへの凍結の様子を可視化するための研究を遂行してきている。今年度の研究実績は以下である。(1) ２流体プラズマ状態は、電子プラズマの密度が10^{13} m^{-3}、リチウムイオンプラズマの密度が10^{11-12} m^{-3}を使いながら、それらプラズマをネストトラップ内で重畳することにより生成される。ここでこの電子プラズマだけをネストトラップ内で回転平衡状態に緩和させているにもかかわらず、イオン群が発生するという現象が発見されていたが、そのメカニズムについては不明であった。本研究では、このイオン群がネストトラップのサイドウェル内にトラップされる電子による電子衝突電離から生じることを系統的な実験と計算により初めて明らかにした。(2) 蛍光時間が短く、かつ大口径の蛍光盤付きMCPを装置に導入する事ができたため、プラズマの２次元断面形状の時空間ダイナミクスの詳細が分かるようになった。これに高速度カメラを組み合わせることで、複数の電子フィラメントが内向きマージングをしながら装置軸上で一つになる詳細なデータを得た。現在、金沢大学の研究者と共に、このマージング現象をスーパーコンピュターでも再現できるか、シミュレーションを開始している。(3) 差動剛体回転平衡に関する安定性の計算も海外研究者とともにを継続している。

正常的等离子体由离子和电子组成。一般认为等离子体整体处于电中性状态，但在高等等离子体物理学中，离子基团和电子基团独立构成离子等离子体和电子等离子体，并且这些离子等离子体和电子等离子体构成二流体的思想等离子体状态正在变得流行。我们一直在进行研究，以可视化这种与等离子体的一般概念不同的二流体状态，以及围绕磁场线旋转的二流体等离子体如何冻结到规范通量管中。今年的研究成果如下。 (1)二流体等离子体状态采用电子等离子体密度10^{13}m^{-3}和锂离子等离子体密度10^{11-12}m^{-3}叠加生成。巢陷阱内的等离子体。发现了即使仅该电子等离子体在巢陷阱内松弛至旋转平衡状态也会产生离子群的现象，但其机理尚不清楚。在本研究中，我们通过系统的实验和计算，首次阐明该离子团是由巢陷阱侧井中捕获的电子碰撞电离产生的。 (2)由于我们能够将荧光时间短的MCP和大直径荧光屏引入设备中，因此我们能够了解等离子体二维横截面形状的时空动力学细节。通过将其与高速相机相结合，我们获得了多个电子细丝向内合并并在设备轴上聚集的详细数据。目前，我们正在与金泽大学的研究人员一起开始模拟，看看这种合并现象是否可以在超级计算机上重现。 (3)我们还在继续与国外研究人员合作计算微分刚体旋转平衡的稳定性。