[P-EM16] 宇宙プラズマ理論・シミュレーション

[PEM16-08] 共鳴・非共鳴波動粒子相互作用における電子捕捉領域の統一モデル

*北原 理弘¹、三好 由純¹、中村 紗都子¹、小路 真史¹、加藤 雄人²、北村 成寿³ (1.名古屋大学宇宙地球環境研究所、2.東北大学大学院理学研究科地球物理学専攻、3.東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻)

キーワード：波動粒子相互作用、サイクロトロン共鳴、非共鳴相互作用、粒子加速、ピッチ角散乱

宇宙プラズマにおいてプラズマ波動による荷電粒子の加速・散乱現象を定量評価するためには、プラズマ波動による荷電粒子の捕捉領域を正確に表現することが重要である。捕捉領域は位相空間中の閉軌道の集合として表現され保存量を伴う。我々はBerchem and Gendrin (1984)において用いられた２つの保存量に対し、Albert et al. (2021)の方法を適用することにより、波動粒子相互作用による非相対論的電子の運動を速度空間において分類し、正確な捕捉領域を表現するモデルを構築した。このモデルは非共鳴相互作用、サイクロトロン共鳴の単振り子モデル、Two-valley motion、および低ピッチ角における異常捕捉などの既存の理論を包含することを確認した。また、従来の理論に含まれない新しい捕捉領域を共鳴速度と反対方向の速度空間に発見した。今回提案する統一モデルは従来非共鳴相互作用すると理解されていた速度空間領域は、サイクロトロン共鳴の捕捉領域と連続的に接続することを予測するものである。粒子速度と共鳴速度が一致しない速度空間領域で波動に捕捉される運動は、従来、非共鳴相互作用による捕捉と理解されていたが、一方で、波動に対する相対位相が停留する点を広義の共鳴条件と考える立場から見れば、これらの被捕捉粒子は共鳴による捕捉と一般化される。今回導出した捕捉領域の統一モデルを、実際に宇宙空間において観測される粒子データの解析や理論解析に適用することによって、サイクロトロン型の波動粒子相互作用のより定量的な物理解釈が可能となることが期待される。