Particle simulation of cosmic ray acceleration/transport in global heliosphere

全球日光层中宇宙射线加速/传输的粒子模拟

• 批准号: 22H01287
• 负责人: 松清 修一
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01287/
• 关键词: 宇宙線加速・輸送; 太陽圏; 粒子シミュレーション; 磁気流体シミュレーション

NASAのOMNIデータを用いて日ごとの太陽風変動の情報を入力として取り入れた3次元MHD計算を行い、太陽圏の大域的構造を再現した。Voyager 1号、2号の軌道に沿った太陽圏界面の位置が120天文単位付近にあることを確認した。太陽風中の乱流の効果で、終端衝撃波の局所的な衝撃波角が50度程度になる場合があることに着目し、この場合の終端衝撃波の2次元フル粒子計算を行った。このときピックアップイオンの存在を陽に考慮して、背景電子、陽子、およびピックアップイオン（相対密度25%の陽子）から成るプラズマを想定した。アルフベンマッハ数は5.1、上流電子ベータ値は0.25、上流電子のプラズマ周波数とサイクロトロン周波数の比は4、イオン・電子間質量比を100とした。斜め衝撃波特有の現象であるイオンの反射が見られたが、反射されるのはピックアップイオンのみで、背景イオンは反射されないことがわかった。一部のピックアップイオンはイオンジャイロ周波数の逆数の100倍程度の時間をかけて非熱的エネルギーにまで加速された。加速機構として衝撃波ドリフト加速が確認されたが、詳しい粒子軌道解析によって、衝撃波での反射直後には異なる加速機構がはたらくことがわかった。反射イオンが励起する上流波動がピックアップイオンの初期加速に影響している可能性について、詳細を解析中である。定常太陽風条件下での太陽圏の3次元MHD計算結果を用いて、銀河宇宙線の太陽圏内への進入過程をテスト粒子計算した。従来よりも桁違いに多くの粒子軌道を追うことで統計精度を上げることに成功しており、現在データを精査中である。

使用NASA的OMNI数据，我们使用每日太阳风波动信息作为输入进行了3D MHD计算，从而再现了Heliosphere的全局结构。已经证实，沿着1号和2号航行器的轨道的地球层界面的位置接近120个天文单位。我们关注以下事实：由于太阳风中湍流的影响以及在这种情况下进行了末端冲击波的2D完整粒子计算，末端冲击波的局部冲击波角可能约为50度。目前，我们假设一个血浆由背景电子，质子和拾取离子（相对密度为25％的质子）组成，同时考虑了拾音离子的存在。 alfvenmach的数量为5.1，上游电子β值为0.25，上游电子的等离子体频率和回旋频率的比率为4，而离子电子间间比为100。尽管反射离子，而是反射的，这是倾斜的冲击波，仅是pick的反射，并且是反射的，并且是反射的。随着时间的推移，一些拾音器离子被加速到非热能，约为离子陀螺频率逆的100倍。冲击波漂移加速度被确认为加速机制，但详细的颗粒轨迹分析表明，在冲击波中反射后立即起作用。目前正在分析有关反射离子激发的上游波是否可能影响拾音离子的初始加速度的详细信息。使用在稳定的太阳风条件下Heliosphere的3D MHD计算结果，我们计算了测试粒子进入地球层。通过跟踪或更多或更多的粒子轨迹，我们已经成功地提高了统计准确性，并且目前正在研究数据。

项目成果

Gekko XII High Power Laser Experiment and Numerical Simulation on Developing Supercritical Magnetized Shock

Gekko XII高功率激光产生超临界磁化激波的实验与数值模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Matsukiyo;R. Yamazaki;T. Morita;K. Tomita;Y. Kuramitsu;T. Sano;S. J.Tanaka;T. Takezaki;S. Isayama;M. Edamoto;S. Tomita;M. Ota;S. Egashira,T. Minami;K. Sakai;M. Iwamoto;N. Ozaki and Y. Sakawa
• 通讯作者: N. Ozaki and Y. Sakawa

Nonthermal electron acceleration at collisionless quasi-perpendicular shocks

无碰撞准垂直冲击下的非热电子加速

• DOI: 10.1007/s41614-022-00093-1
• 发表时间: 2022
• 期刊: Reviews of Modern Plasma Physics
• 作者: Amano Takanobu;Matsumoto Yosuke;Bohdan Artem;Kobzar Oleh;Matsukiyo Shuichi;Oka Mitsuo;Niemiec Jacek;Pohl Martin;Hoshino Masahiro
• 通讯作者: Hoshino Masahiro

High-power laser experiment on developing supercritical shock propagating in homogeneously magnetized plasma of ambient gas origin

环境气体均匀磁化等离子体中超临界激波传播的高功率激光实验

• DOI: 10.1103/physreve.106.025205
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review E
• 影响因子: 2.4
• 作者: S. Matsukiyo,R. Yamazaki T. Morita K. Tomita,Y. Kuramitsu ,T. Sano S. J. Tanaka ,T. Takezaki,Y. Horie;S. Sei K. Sugiyama;K. AiharaS. Kambayashi,M. Ota,S. Egashira,T. Izumi,T. Minami,Y. Nakagawa;K. Sakai,M. Iwamoto,N. Ozaki Y. Sakawa他
• 通讯作者: K. Sakai,M. Iwamoto,N. Ozaki Y. Sakawa他

Acceleration of Relativistic Particles in Counterpropagating Circularly Polarized Alfv?n Waves

反向传播圆偏振 Alfv?n 波中相对论粒子的加速

• DOI: 10.3847/1538-4357/acbb6d
• 发表时间: 2023
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Isayama S.;Takahashi K.;Matsukiyo S.;Sano T.
• 通讯作者: Sano T.