Field structure of large-amplitude magnetohydrodynamic waves and associated ultrarelativistic particle acceleration

大振幅磁流体动力波的场结构及相关的超相对论粒子加速

• 批准号: 20540481
• 负责人: OHSAWA Yukiharu
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20540481/
• 关键词: プラズマ物理; 粒子加速; 無衝突衝撃波; 粒子シミュレーション; 磁気流体波

In the ideal magnetohydrodynamics, the electric field parallel to the magnetic field is exactly zero, and it was generally thought that the parallel electric field was quite weak in low-frequency, long-wavelength phenomena in a collisionless plasma. We have found, however, that the parallel electric field can be quite strong in nonlinear magnetosonic waves : We have analytically obtained the parallel electric field in nonlinear magnetosonic waves and have quantitatively confirmed the theoretical prediction with relativistic, fully kinetic, fully electromagnetic particle simulations.We have also numerically studied the evolution of magnetohydrodynamic waves arising from a strong disturbance given to a collisionless plasma. Simulations show that large-amplitude Alfven waves are generated behind magnetosonic shock fronts. Furthermore, ultrarelativistic electron acceleration can occur in the Alfven wave region. These mechanisms have been theoretically analyzed in detail.

在理想的磁流体动力学中，平行于磁场的电场恰好为零，并且通常认为平行电场在无碰撞等离子体中的低频、长波长现象中相当弱。然而，我们发现非线性磁声波中的平行电场可能相当强：我们解析地获得了非线性磁声波中的平行电场，并通过相对论、全动力学、全电磁粒子模拟定量地证实了理论预测。我们还对无碰撞等离子体受到强烈扰动时产生的磁流体动力波的演化进行了数值研究。模拟表明，磁声激波锋面后面会产生大振幅阿尔文波。此外，超相对论电子加速可以发生在阿尔文波区域。这些机制已从理论上进行了详细分析。

项目成果

Numerical studies on ultrarelativistic ion motions in an oblique magnetosonic shock wave

• DOI: 10.1063/1.3270110
• 发表时间: 2009-12
• 期刊: Physics of Plasmas
• 影响因子: 2.2
• 作者: S. Usami;R. Horiuchi;Y. Ohsawa

Electron acceleration in Alfven waves behind magnetosonic shock waves

磁声冲击波后面阿尔文波中的电子加速

• 发表时间: 2010
• 作者: 竹山洋右;中山俊一;大澤幸治
• 通讯作者: 大澤幸治

2成分及び3成分プラズマ中の非線形磁気音波における磁力線方向の電場

二分量和三分量等离子体中非线性磁声波中磁力线方向的电场

• 发表时间: 2009
• 作者: 高橋聖一;大澤幸治
• 通讯作者: 大澤幸治

小パルスによる電子加速

小脉冲加速电子

• 发表时间: 2008
• 期刊: プラズマ・核融合学会誌 Vol.84
• 作者: A.Kawashima;T.Maehara;T.Watanabe;S.Nomura;H.Toyota;S.Mukasa;H.Yamashita;A.Kawashima;大澤幸治
• 通讯作者: 大澤幸治

陽電子加速における磁場勾配の効果

磁场梯度对正电子加速的影响

• 发表时间: 2010
• 作者: 高橋聖一;大澤幸治
• 通讯作者: 大澤幸治