Verification of a novel theory of electron scattering caused by plasma waves

验证等离子体波引起的电子散射的新理论

• 批准号: 21K13979
• 负责人: 北原 理弘
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Tohoku University (2022)Nagoya University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K13979/
• 关键词: 波動粒子相互作用; 粒子加速; プラズマ波動; ピッチ角散乱; 宇宙プラズマ; 地球放射線帯; ピッチ各散乱

我々はこれまでに、宇宙空間に普遍的なプラズマ波動の一種であるホイッスラーモード波動と低ピッチ角の電子との相互作用に着目し、電子散乱に関する新しい理論を考案してきた。この新しい電子の散乱理論を実証することを目的として、我々は新理論に対するパラメータ依存性の検討、宇宙空間における人工衛星のプラズマ粒子およびプラズマ波動の観測データを用いた解析、高精度解法を用いたの大規模シミュレーションによる再現実験、の3つの異なる研究課題に対して研究を進めてきた。従来の我々の理論は低ピッチ角の共鳴電子のみに限定して電子の運動を予測するものであったが、ハミルトン力学の解析手法を適用することにより、幅広いエネルギー・ピッチ角の粒子に対して電子の運動を予測する理論が構築できた。この研究結果は国内外の学会において発表済であり、現在投稿論文としてまとめている。また人工衛星で観測された粒子および波動データの解析を行い、そのパラメータを用いた数値計算を実施ことにより、波動粒子相互作用におけるエネルギー・運動量授受をより正確に解釈のためには我々の理論が有効であることを明らかとした。またホイッスラーモード波動と電子の相互作用のみならず、宇宙空間における様々な波動粒子相互作用現象のパラメータに本理論が適用可能であることも明らかとなってきた。今後我々の散乱理論の観測的実証を進めていくとともに、大規模シミュレーションによる再現実験に向けたコード開発に取り組む。

我们重点研究了哨声模式波（一种空间中普遍存在的等离子体波）与低俯仰角电子之间的相互作用，并设计了一种新的电子散射理论。为了验证这种新的电子散射理论，我们检查了新理论的参数依赖性，利用来自太空人造卫星的等离子体粒子和等离子体波的观测数据对其进行了分析，并使用了高精度的求解方法。对三个不同的研究主题进行研究：使用大规模模拟的再现实验。我们的传统理论仅预测了具有低螺距角的共振电子的运动，但是通过应用哈密顿力学的分析方法，我们可以预测具有宽范围能量和螺距角的粒子的运动。预测电子运动的理论。该研究成果已在国内外学术会议上发表，目前正在整理成论文。此外，通过分析卫星观测到的粒子和波数据并使用参数进行数值计算，我们将能够使用我们的理论更准确地解释波粒相互作用中能量和动量的传递。是有效的。人们还清楚，这一理论不仅可以应用于哨声模式波与电子之间的相互作用，还可以应用于空间中各种波粒相互作用现象的参数。未来，我们将继续对散射理论进行观测验证，并致力于开发用于使用大规模模拟重现实验的代码。

项目成果

円偏波プラズマ波動による荷電粒子捕捉に関する統一モデル

圆偏振等离子体波捕获带电粒子的统一模型

• 发表时间: 2022
• 作者: 北原 理弘;三好 由純;中村 紗都子;小路 真史;加藤 雄人;北村 成寿
• 通讯作者: 北村 成寿

A Novel Calibration Method of Short Time Waveform Signals and its Approcation for the PWE/WFC Data

一种新的短时波形信号标定方法及其在PWE/WFC数据中的应用

• 发表时间: 2021
• 作者: Kitahara;M.;S. Matsuda;Y. Katoh;Y. Kasahara;H. Kojima;Y. Miyoshi;M. Hikishima
• 通讯作者: M. Hikishima

A Comprehensive model of the Electron Trapping Regions on the Resonant/non-resonant Wave-particle Interactions

共振/非共振波粒相互作用的电子俘获区综合模型

• 发表时间: 2022
• 作者: Masahiro Kitahara;Yoshizumi Miyoshi;Satoko Nakamura;Masafumi Shoji;Yuto Katoh;Naritoshi Kitamura
• 通讯作者: Naritoshi Kitamura

共鳴・非共鳴波動粒子相互作用における電子捕捉領域の統一モデル

共振和非共振波粒相互作用中电子俘获区的统一模型

• 发表时间: 2022
• 作者: 北原 理弘;三好 由純;中村 紗都子;小路 真史;加藤 雄人;北村 成寿
• 通讯作者: 北村 成寿

A Calibration Method of Short‐Time Waveform Signals Passed Through Linear Time‐Invariant Systems: 1. Methodology and Simple Examples

通过线性时不变系统的短时波形信号的校准方法：1.方法和简单示例

• DOI: 10.1029/2022rs007454
• 发表时间: 2022
• 期刊: Radio Science
• 影响因子: 1.6
• 作者: Kitahara M.;Matsuda S.;Katoh Y.;Kojima H.;Kasahara Y.;Miyoshi Y.;Nakamura S.;Hikishima M.
• 通讯作者: Hikishima M.