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。

正常的血浆由离子和电子组组成。通常，等离子体被认为是整个电气中性状态，但是在晚期血浆物理学中，离子和电子组各自独立地构成了一个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形成两个富集的等离子状态已变得流行。我们一直在进行研究以可视化这种两流体状态，这与等离子体的一般思想不同，而两流体等离子体的冻结随后绕磁场的磁场旋转到规范通量管中。今年的研究结果如下：（1）使用10^{13} M^{ - 3}的电子等离子体的密度将两流体等离子体态通过将等离子体叠加在嵌套陷阱中而产生。尽管只有该电子等离子体放松到巢穴内的旋转平衡状态，但已经发现了一个离子基，但是该机理的机制尚不清楚。在这项研究中，我们首先通过系统的实验和计算揭示了这组离子是由被困在巢穴侧孔中的电子撞击电离引起的。（2）由于具有短荧光时间的荧光板的MCP可以将其引入设备中，因此可以理解等离子体的二维横截面形状的时空动力学细节。通过将其与高速摄像头结合在一起，获得了详细的数据，其中将多个电子丝在设备轴上内向内合并在一起。目前，与金泽大学的研究人员一起，他们正在开始模拟，以查看是否可以在超级计算机上复制这种合并现象。（3）我们还继续计算出与海外研究人员的差异刚性旋转平衡的稳定性。