宇宙高エネルギー粒子生成過程解明に向けたレーザープラズマ実験のための数値的研究

激光等离子体实验数值研究，阐明空间高能粒子的产生过程

• 批准号: 14J03859
• 负责人: 石井 彩子
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J03859/
• 关键词: ガンマ線バースト; 相対論的輻射流体計算; レーザープラズマ実験; 無衝突衝撃波; モンテカルロ法; GRB; MHD; 超新星残骸

本年度は, ガンマ線バースト(GRB)放射の解析および無衝突衝撃波形成を再現するためのレーザープラズマ実験の解析に向け, 輻射流体計算コードを開発した.GRB放射を再現するためには, 流速のローレンツファクターが100を超えるような超相対論的流体場および非等方輻射場を適切に取り扱うことのできる手法を選択する必要があり, そのような計算は世界的にもまだほとんど行われていない. そこで, 申請者はモンテカルロ法を用いた輻射計算コードを開発し, あらゆる角度からの検証を行ってきた. 前年度に引き続き, 衝撃波形状が放射スペクトルに与える影響についてモデルを用いて検証し, さらに光子の初期放射位置を変化させたときの影響を調査し, ローレンツファクター100の速度で動く衝撃波について光子の平均自由行程との比が~1を超えるような衝撃波幅ではスペクトルの高エネルギー側のべきの指数が観測値と矛盾しないような値をとることを確認した. さらに, 輻射-流体カップリング計算コード開発に向けて, 相対論的ラグランジュ流体計算コードを開発した.一方で, これまでに申請者らによって開発されたレーザープラズマ実験用輻射流体計算コードを用いて, 超新星残骸周辺での無衝突衝撃波形成を再現するための実験の解析を行った. 無衝突衝撃波はアルフベンマッハ数が3を超えるような臨界状態では特徴的な構造を持つが, 実験において臨界状態における無衝突衝撃波を形成できたという例はまだ報告されていない. 申請者は数値解析により実験を成功に導くことを目的とし, 前々年度および前年度の実験解析を行い, 前々年度のトムソン散乱計測の結果において見られる電子数密度のダブルピーク構造を計算結果において再現し, さらに1枚のターゲットを用いた前々年度の実験と2枚のターゲットを用いた前年度の実験を数値計算上で再現し比較した.

今年，我们开发了一个辐射流体计算代码，用于分析伽马射线爆发（GRB）辐射和激光等离子体实验，以再现无碰撞冲击波的形成。为了重现GRB辐射，有必要选择一种可以正确处理流速超过100的超媒体和各向异性辐射场的方法，并且这种计算很少在全球范围内进行。因此，申请人已使用蒙特卡洛法制定了辐射计算代码，并已从各个角度进行了验证。在上一年之后，我们使用模型验证了冲击波形状对辐射谱的影响，并研究了光子初始辐射位置的影响。对于以Lorentz因子100移动的冲击波，频谱高能侧的功率索引与观察到的冲击波值与光子的平均自由路径的比例相一致。此外，为了为开发辐射流体耦合计算代码做准备，我们开发了相对论的拉格朗日流体计算代码。另一方面，我们已经使用了申请人开发的激光血浆实验的辐射流体计算代码，以分析超新星碎片周围的无碰撞冲击波形成。尽管无碰撞冲击波在临界数量超过3个的关键状态下具有独特的结构，但尚未报道任何例子。申请人的目的是通过数值分析来领导实验进行成功的实验，并从前几年和前几年进行了实验分析。在计算结果中复制了上一年的汤姆森散射测量结果中的电子数密度的双峰结构，此外，使用一个目标使用了上一年的实验，并且使用数值计算对上一年的实验进行了复制并使用两个目标进行了比较。

项目成果

大西研究室 研究活動

大西研究所研究活动

超相対論的流体-輻射輸送連成計算に向けた検証

超相对论流体-辐射输运耦合计算的验证

• 发表时间: 2015
• 作者: 石井彩子;大西直文;長倉洋樹;伊藤裕貴;山田章一;Ayako Ishii;Ayako Ishii;石井彩子;石井彩子;Ayako Ishii;Ayako Ishii;石井彩子;石井彩子;石井彩子
• 通讯作者: 石井彩子

超相対論的流体中の衝撃波における輻射輸送計算手法の検証

超相对论流体中冲击波辐射输运计算方法验证

• 发表时间: 2015
• 作者: 石井彩子;大西直文;長倉洋樹;伊藤裕貴;山田章一;Ayako Ishii;Ayako Ishii;石井彩子;石井彩子;Ayako Ishii;Ayako Ishii;石井彩子;石井彩子;石井彩子;Ayako Ishii;Ayako Ishii;石井彩子
• 通讯作者: 石井彩子

Radiative Transfer Analysis for Coupled Computation with Relativistic Hydrodynamics

相对论流体动力学耦合计算的辐射传输分析

• 发表时间: 2014
• 作者: 石井彩子;大西直文;長倉洋樹;伊藤裕貴;山田章一;Ayako Ishii;Ayako Ishii;石井彩子;石井彩子;Ayako Ishii;Ayako Ishii;石井彩子;石井彩子;石井彩子;Ayako Ishii;Ayako Ishii;石井彩子;石井彩子;石井彩子;Ayako Ishii;石井彩子;石井彩子
• 通讯作者: 石井彩子

Radiative Transfer Analysis for Coupled Computation with Relativistic Hydrodynamics Relevant to GRB

伽马暴相关相对论流体力学耦合计算的辐射传输分析

• 发表时间: 2014
• 作者: 石井彩子;大西直文;長倉洋樹;伊藤裕貴;山田章一;Ayako Ishii;Ayako Ishii;石井彩子;石井彩子;Ayako Ishii;Ayako Ishii;石井彩子;石井彩子;石井彩子;Ayako Ishii;Ayako Ishii;石井彩子;石井彩子;石井彩子;Ayako Ishii
• 通讯作者: Ayako Ishii