Production of Ultrarelativistic Particles by Large-Amplitude Plasma Waves

大振幅等离子体波产生超相对论粒子

基本信息

  • 批准号:
    13680554
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.73万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We have studied "production of ultrarelativistic particles by large-amplitude plasma waves" with theory and computer simulations. Our work may be summarized as follows.1)By using a one-dimension (one space coordinate and three velocity components), relativistic, electromagnetic, particle simulation code, we have studied the wave propagation and particle acceleration in electron-positron-ion plasmas. We have found that a magnetosonic shock wave, propagating obliquely to an external magnetic field can accelerate some positrons to ultrarelativistic energies. Also, we presented a theory for this acceleration mechanism. in the simulations, positrons with their Lorentz factors γ〜1000 have been observed.2)We investigated theoretically and numerically the acceleration of nonthermal, fast ions by an oblique shock wave. With test particle simulations, it has been demonstrated that some fast ions can be accelerated from γ〜1 to γ〜100. The evolution of energy and momentum distribution functions has also been examined. In the momentum space, these fast ions spread along a hyperbola.3)We theoretically investigated the electron acceleration to ultrarelativistic energies in detail. We obtained a simple expression for the maximum energy accelerated by a shock wave. The theory and simulation results were in good agreement.4)A three-dimension, electrostatic particle simulation code was used to study the ion Bernstein waves in a thermal equilibrium plasma. It is found that autocorrelation functions of these electric fields are damped if the plasma contains multiple ion species.5)In connection with these studies, we have theoretically investigated the structure and propagation of linear and nonlinear magnetohydrodynamic waves.
我们研究了“通过理论和计算机模拟的大振幅血浆波的产生超偏粒子的生产”。我们的工作可以总结如下。1)b使用一维(一个空间坐标和三个速度组件),相对论,电磁,粒子模拟代码,我们研究了电子 - 峰构体等式中的波传播和颗粒加速度。我们发现,倾斜地传播到外部磁场的磁冲击波可以将某些阳性加速到超旧能量。另外,我们提出了这种加速机制的理论。在模拟中,已经观察到及其洛伦兹因子γ〜1000。通过测试粒子模拟,已经证明一些快速离子可以从γ〜1加速到γ〜100。还已经检查了能量和动量分布功能的演变。在动量空间中,这些快速离子沿着双曲线扩散。3)我们从理论上详细研究了电子加速度到超层次的能量。我们获得了一个简单的表达式,以通过冲击波加速的最大能量。理论和仿真结果非常吻合。4)使用三维静电粒子模拟代码来研究热等离子体中的离子伯恩斯坦波。发现如果血浆包含多个离子物种,则将这些电场的自相关函数诅咒。5)与这些研究有关,我们从理论上研究了线性和非线性磁性流体动力学的结构和传播。

项目成果

期刊论文数量(41)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
S.Usami, Y.Ohsawa: "Evolution of Relativistic Ions Incessantly Accelerated by an Oblique Shock Wave."Phys. Plasmas. Vol.11. 918-925 (2004)
S.Usami,Y.Ohsawa:“倾斜冲击波不断加速相对论离子的演化。”物理学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Irie, Y.Ohsawa: "Quasi-Perpendicular Magnetosonic Waves in a Multi-Ion-Species Plasma."Phys. Plasmas. Vol.10. 1253-1261 (2003)
S.Irie,Y.Ohsawa:“多离子物质等离子体中的准垂直磁声波。”物理学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Hasegawa: "Perpendicular Nonlinear Waves in an Electron-Positron-Ion Plasma"Phys.Plasmas. 9. 2549-2561 (2002)
H.Hasekawa:“电子-正电子-离子等离子体中的垂直非线性波”Phys.Plasmas。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Toida: "Simulation Studies of Energy Transfer to Heavy Ions by Strong Current-Driven Instabilities"Phys.Plasmas. 9. 2541-2548 (2002)
M.Toida:“通过强电流驱动的不稳定性将能量转移到重离子的模拟研究”Phys.Plasma。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Mieko Toida et al.: "Multi-Ion-Species Effectson Power Spectra and Autocorrelation Functions of Ion Bernstein Waves"J.Plasma Fusion Res.. 79. 549-550 (2003)
Mieko Toida 等:“多离子种类对离子伯恩斯坦波功率谱和自相关函数的影响”J.Plasma Fusion Res.. 79. 549-550 (2003)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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