相対論的プラズマシートでの高エネルギー粒子加速と輻射過程

相对论等离子体片中的高能粒子加速和辐射过程

• 批准号: 07F07046
• 负责人: 星野 真弘
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07046/
• 关键词: 相対論プラズマ; プラズマシート; 磁気リコネクション; ドリフトキンク不安定; 輻射過程; シンクロトロン放射; 電子粒子シミュレーション; 粒子加速; 電磁粒子シミュレーション

近年高エネルギー天体現象の観測が進展し、活動銀河核からのジェット、ガンマ線バースト、パルサー風などにおける粒子加速は、宇宙プラズマ物理の重要問題となってきており、そのような天体における磁場エネルギーを粒子の運動エネルギーに効率よく変換する物理過程が注目されている。本研究では、アルフベン速度が光速に漸近する強磁場中での相対論的磁気リコネクション過程についてシミュレーション研究を行った。特に高エネルギー粒子によるシンクロトロン輻射損失を考慮することで、爆発的に磁場エネルギーを解放するリコネクション過程が存在するであろうとの仮説を立てて研究を始めた。まず輻射の効果は、従来のプラズマ粒子コードを改良してローレンツ・アブラハム方程式を解くことが可能であることを示した。そしてリコネクションの数値シミュレーション実験の結果、シンクロトロン輻射損失によりプラズマシートの温度が下がり、更に温度異方性が作られて磁気リコネクションによるエネルギー変換が著しく増大することを明らかになった。

近年来，高能天体现象的观测取得了进展，来自活动星系核、伽马射线暴、脉冲星风等的喷流中的粒子加速已成为空间等离子体物理中重要的物理过程。动能转化为动能正引起人们的关注。在本研究中，我们对阿尔文速度渐近接近光速的强磁场中的相对论磁重联过程进行了模拟研究。特别是，通过考虑高能粒子引起的同步加速器辐射损失，我们从假设存在爆炸性释放磁场能量的重连接过程开始了我们的研究。首先，我们证明辐射效应使得通过改进传统等离子体粒子代码来求解洛伦兹-亚伯拉罕方程成为可能。重联数值模拟实验结果表明，由于同步辐射损失，等离子体片的温度降低，并且产生温度各向异性，从而显着增加了磁重联的能量转换。

项目成果

Correlated Relativistic Current Sheet Systems

相关相对论电流片系统

• 发表时间: 2007
• 作者: C.H.Jaroschek

Radiation Dominated Relativistic Current Sheets

辐射主导的相对论电流片

• 发表时间: 2008
• 作者: C.H.Jaroschek

Stochastic Particle Acceleration by the Forced Interaction of Relativistic Current Sheets

相对论性电流片强制相互作用的随机粒子加速

• 发表时间: 2008
• 作者: C. H. Jaroschek; M. Hoshino; H. Lesch; R. A. Treumann
• 通讯作者: R. A. Treumann

Gibbsian theory of power law distributions

幂律分布的吉布斯理论

• 发表时间: 2008
• 作者: R; A.Treumann;C.H.Jaroschek
• 通讯作者: C.H.Jaroschek

Non-thermal particle generation in relativistic current sheets(RCS):Interacting RCS ensembles,baryon contamination and radiative loss"

相对论电流片(RCS)中非热粒子的产生:相互作用的RCS系综、重子污染和辐射损失"

• 发表时间: 2008
• 作者: C.H.Jaroschek