Study of collisionless shocks, particle acceleration and magnetic field generation by using large-scale plasma particle simulation

使用大规模等离子体粒子模拟研究无碰撞冲击、粒子加速和磁场产生

• 批准号: 22740164
• 负责人: TSUNEHIKO Kato
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Hiroshima University (2011)Osaka University (2010)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22740164/
• 关键词: プラズマ; 衝撃波; 粒子加速; 不安定性; 磁場生成; 宇宙物理学; レーザー実験; 宇宙物理; 宇宙空間; プラズマ・核融合; 理論天文学; 宇宙線; 数値シミュレーション

By using large-scale plasma particle simulations, we study high-Mach number collisionless shocks in weakly magnetized electron-proton plasmas, which are frequently driven in a variety of astrophysical environment, such as supernova remnants. It is shown that the Weibel instability is driven in the shock transition region even in perpendicular shocks, and then, turbulent magnetic fields are generated by this instability in the transition region and the downstream region. It is also found that in quasi-parallel shocks a particle acceleration mechanism similar to the Fermi acceleration works and efficiently generates high-energy particles with a power-law energy spectrum.

通过使用大规模等离子体粒子模拟，我们研究了弱磁化电子-质子等离子体中的高马赫数无碰撞冲击，这些等离子体经常在各种天体物理环境中驱动，例如超新星遗迹。结果表明，即使在垂直激波中，威贝尔不稳定性也在激波过渡区被驱动，然后，这种不稳定性在过渡区和下游区域产生湍流磁场。研究还发现，在准平行激波中，类似于费米加速的粒子加速机制起作用，并有效地产生具有幂律能谱的高能粒子。

项目成果

無衝突衝撃波のシミュレーション

无碰撞冲击波模拟

• 发表时间: 2011
• 作者: Koichi Nagasaki;Satoshi Yamaguchi;野中千穂;Baiotti L.;加藤恒彦
• 通讯作者: 加藤恒彦

弱い背景磁場中の無衝突衝撃波のダイナミクス

弱背景磁场中无碰撞冲击波动力学

• 发表时间: 2010
• 作者: K.Nagasaki;H.Tanida;S.Yamaguchi;加藤恒彦;Baiotti L.;野中千穂;加藤恒彦
• 通讯作者: 加藤恒彦

高マッハ数の無衝突衝撃波のPICシミュレーション:衝撃波遷移層で起きる不安定性について

高马赫数无碰撞冲击波的PIC模拟：论冲击波过渡层的不稳定性

• 发表时间: 2011
• 作者: Tadashi Okazaki;Satoshi Yamaguchi;加藤恒彦
• 通讯作者: 加藤恒彦

無衝突衝撃波でのイオン加速

无碰撞冲击波的离子加速

• 发表时间: 2011
• 作者: Nagasaki;Koichi and Yamaguchi;Satoshi;加藤恒彦
• 通讯作者: 加藤恒彦

背景磁場に対して斜めに伝搬する高マッハ数の無衝突衝撃波

与背景磁场倾斜传播的高马赫数无碰撞冲击波

• 发表时间: 2011
• 作者: Nagasaki;Koichi and Yamaguchi;Satoshi;加藤恒彦;D. Jido;Baiotti L.;野中千穂;加藤恒彦
• 通讯作者: 加藤恒彦