発表のポイント

• 局所平衡状態を前提にした熱力学が、無衝突電子の断熱膨張へと適用可能であることを実証。
• 室内実験で、宇宙空間のような無境界状態に相当する実験を可能にした。
• 磁気ノズルが、電子群に対して断熱壁として作用することを実証した。
• 実験室プラズマにおける宇宙プラズマ模擬実験や推進機開発へ大きな知見。

概要

　東北大学大学院工学研究科高橋和貴准教授、安藤晃教授、オーストラリア国立大学Christine Charles教授、Rod W Boswell教授らは、独自に開発したプラズマ基礎実験装置において、発散磁場中の電子が磁場のみと相互作用する際には断熱膨張することを観測し、熱力学が磁場中の無衝突電子の膨張過程へと拡張可能であることを明らかにしました。

　この成果は、太陽プラズマに代表されるような、宇宙空間において背景磁場が存在する条件でプラズマが膨張する現象の理解や、ノズル形状の磁力線を活用したプラズマ推進エンジンの開発、推力発生メカニズムの解明に応用が期待されます。

論文情報
"Adiabatic expansion of electron gas in a magnetic nozzle"
Kazunori Takahashi1, Christine Charles2, Rod W Boswell2, and Akira Ando1
1 Department of Electrical Engineering, Tohoku University, Sendai 980-8579, Japan.
2 Space Plasma, Power and Propulsion Laboratory, Research School of Physics and Engineering, The Australian National University, Canberra ACT 2601, Australia.
Physical Review Letters, 120, 045001 (2018).

図：（a）実験装置概略図。（b）外部磁場分布の計算結果。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学大学院工学研究科　
担当　高橋和貴
電話：022-795-7064
E-mail：kazunori*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学大学院工学研究科情報広報室
担当　馬場　博子
電話番号：022-795-5898
E-mail：eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）