非平衡多粒子系の緩和過程を渦運動・乱流の両視点より構造解析する非中性プラズマ実験

非中性等离子体实验从涡运动和湍流角度结构分析非平衡多粒子系统的弛豫过程

基本信息

批准号：
08J03246
负责人：
河井洋輔
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究で研究代表者は、非中性電子プラズマを用い、不安定性から出発する渦群の集団相互作用を介した乱流緩和過程について、その緩和の後到達される大局的で安定な秩序構造までを視野に入れた実験研究を進めてきた。前年度までの研究では、この乱流緩和過程を、実空間上において観測される渦運動と、波数空間上で記述される乱流動力学の両視点から統合的に展開させることに成功した。本年度は、この過程を経て形成される電子プラズマの秩序構造について調べるため、その固有振動数が、伝搬するプラズマの密度や形状等に依存すると理論的に予測されているDubin modeの波動特性について検討を行った。実験データの計測・解析と数値シミュレーションとを組み合わせた詳細な検討の結果、以下に示すような結果を得ることができた。1.緩和過程を経て到達される秩序構造が、波動特性を記述する理論モデルで想定されるプラズマの密度分布に非常に近い形状を示すことが確かめられた。2.しかしながら、その中で励起されるDubin modeの固有振動数は、理論的に予測される値よりも系統的に高い値を示すことが分かった。3.そのような固有振動数の上昇が、プラズマを取り囲む導体境界壁に誘起される鏡像電荷によって引き起こされていることを明らかにした。Dubin modeの波動特性については、これまで反陽子等の希少な荷電粒子群の各種パラメーターを非破壊的に計測する目的から実験研究が行われてきている。本研究成果は、そのような計測において従来用いられてきた理論モデルの問題点を指摘しており、近年CERN等で進められているCPT対称性の検証実験に対しても実用的な意義を持つものと考えている。

在这项研究中，主要研究者利用非中性电子等离子体来研究从不稳定性出发，通过涡群的集体相互作用实现湍流弛豫的过程，以及弛豫后达到的全局稳定的有序结构。考虑到这一点进行研究。在我们去年的研究中，我们从真实空间中观察到的涡流运动和波数空间中描述的湍流动力学的角度，成功地以集成方式开发了这种湍流弛豫过程。今年，为了研究通过这一过程形成的电子等离子体的有序结构，我们将研究杜宾模式的波特性，理论上预测其固有频率取决于我所做的传播等离子体的密度和形状。它。通过将实验数据的测量、分析与数值模拟相结合进行详细研究，我们得到了如下所示的结果。 1. 经证实，通过弛豫过程获得的有序结构的形状非常接近描述波特性的理论模型中假设的等离子体密度分布。 2.然而，发现其中激发的杜宾模的固有频率系统地高于理论预测值。 3.据揭示，固有频率的这种增加是由等离子体周围的导体边界壁中感应的镜像电荷引起的。为了无损测量反质子等稀有带电粒子的各种参数，对杜宾模式的波动特性进行了实验研究。这项研究的结果指出了此类测量中传统使用的理论模型的问题，并且对于近年来在 CERN 和其他机构开展的 CPT 对称性验证实验具有实际意义。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

純電子プラズマの平衡分布に固有な軸対称波動特性

纯电子等离子体平衡分布特有的轴对称波特性

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
0
作者：
河井洋輔;際本泰士
通讯作者：
際本泰士

Axisymmetric Eigenmodes of Spheroidal Pure Electron Plasmas

球状纯电子等离子体的轴对称本征模

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
Plasma and Fusion Research (掲載確定)
影响因子：
0
作者：
Yosuke Kawai;Jun Aoki;Yasuhito Kiwamto
通讯作者：
Yasuhito Kiwamto

Elementary processes of free-decaying two-dimensional turbulence in magnetized pure electron plasmas

磁化纯电子等离子体中自由衰变二维湍流的基本过程

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
Journal of Plasma and Fusion Research Series to be published(掲載確定)
影响因子：
0
作者：
Yosuke Kawai;Yasuhito Kiwamoto
通讯作者：
Yasuhito Kiwamoto

非中性プラズマにおける乱流構造-wavelet 解析を用いた検討-

非中性等离子体中的湍流结构 - 使用小波分析进行研究 -

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yosuke Kawai;Yasuhito Kiwamoto;河井洋輔
通讯作者：
河井洋輔

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