Electron acceleration at a low-Mach-number perpendicular collisionless shock

A full particle simulation study is carried out on the electron acceleration at a collisionless, relatively low Alfven Mach number (M_A=5), perpendicular shock. Recent self-consistent hybrid shock simulations have demonstrated that the shock front of perpendicular shocks has a dynamic rippled character along the shock surface of low-Mach-number perpendicular shocks. In this paper, the effect of the rippling of perpendicular shocks on the electron acceleration is examined by means of large-scale (ion-scale) two-dimensional full particle simulations. It has been shown that a large-amplitude electric field is excited at the shock front in association with the ion-scale rippling, and that reflected ions are accelerated upstream at a localized region where the shock-normal electric field of the rippled structure is polarized upstream. The current-driven instability caused by the highly-accelerated reflected ions has a high growth rate to large-amplitude electrostatic waves. Energetic electrons are then generated by the large-amplitude electrostatic waves via electron surfing acceleration at the leading edge of the shock transition region. The present result suggests that the electron surfing acceleration is also a common feature at low-Mach-number perpendicular collisionless shocks.Comment: 7 pages, 4 figures, ApJ in press. The paper with full resolution images is http://theo.phys.sci.hiroshima-u.ac.jp/~ryo/papers/shock_lowM.pd

Microinstabilities at perpendicular collisionless shocks: A comparison of full particle simulations with different ion to electron mass ratio

A full particle simulation study is carried out for studying microinstabilities generated at the shock front of perpendicular collisionless shocks. The structure and dynamics of shock waves are determined by Alfven Mach number and plasma beta, while microinstabilities are controlled by the ratio of the upstream bulk velocity to the electron thermal velocity and the plasma-to-cyclotron frequency. Thus, growth rates of microinstabilities are changed by the ion-to-electron mass ratio, even with the same Mach number and plasma beta. The present two-dimensional simulations show that the electron cyclotron drift instability is dominant for a lower mass ratio, and electrostatic electron cyclotron harmonic waves are excited. For a higher mass ratio, the modified two-stream instability is dominant and oblique electromagnetic whistler waves are excited, which can affect the structure and dynamics of collisionless shocks by modifying shock magnetic fields.Comment: 13 pages, 7 figures, Physics of Plasmas, in press; the paper with full resolution images is http://www.phys.aoyama.ac.jp/~ryo/papers/microinsta_PoP.pd

Two-dimensional full particle simulation of a perpendicular collisionless shock with a shock-rest-frame model

A two-dimensional (2D) shock-rest-frame model for particle simulations is developed. Then full kinetic dynamics of a perpendicular collisionless shock is examined by means of a 2D full particle simulation. We found that in the 2D simulation there are fewer nonthermal electrons due to surfing acceleration which was seen in the previous 1D simulations of a high Mach number perpendicular shock in a low-beta and weakly magnetized plasma. This is because the particle motion along the ambient magnetic field disturbs the formation of coherent electrostatic solitary structures which is necessary for electron surfing acceleration.Comment: 4 pages, 4 figures, ApJL in press. The paper with full resolution images is http://theo.phys.sci.hiroshima-u.ac.jp/~ryo/papers/shock_rest_2D.pd

Towards the QCD equation of state at the physical point using Wilson fermion

We study the (2+1)-flavor QCD at nonzero temperatures using nonperturbatively improved Wilson quarks of the physical masses by the fixed scale approach. We perform physical point simulations at finite temperatures with the coupling parameters which were adopted by the PACS-CS Collaboration in their studies using the reweighting technique. Zero temperature values are obtained on the PACS-CS configurations which are open to the public on the ILDG/JLDG. Finite temperature configurations are generated with the RHMC algorithm. The lattice sizes are 323×Nt with Nt=14, 13, ⋯, 4 which correspond to T≈160--550 MeV. We present results of some basic observables at these temperatures and the status of our calculation of the equation of state.This work is in part supported by JSPSKAKENHI Grant No. 26287040, No. 26400244, No. 26400251, and No. 15K05041. This work isin part supported also by the Large Scale Simulation Program of High Energy AcceleratorResearch Organization (KEK) No. 13/14-21 and No. 14/15-23.The 33rd International Symposium on Lattice Field Theory (LATTICE 2015) ; Place : Kobe International Conference Center, Kobe, Japan ; Date : July 14 -18, 201

Equation of state in (2+1)-flavor QCD at physical point with improved Wilson fermion action using gradient flow

We study the energy-momentum tensor and the equation of state as well as the chiral condensate in (2+1)-flavor QCD at the physical point applying the method of Makino and Suzuki based on the gradient flow. We adopt a nonperturbatively O(a)-improved Wilson quark action and the renormalization group-improved Iwasaki gauge action. At Lattice 2016, we have presented our preliminary results of our study in (2+1)-flavor QCD at a heavy u, d quark mass point. We now extend the study to the physical point and perform finite-temperature simulations in the range T \simeq 155--544 MeV (Nt = 4--14 including odd Nt's) at a \simeq 0.09 fm. We show our final results of the heavy QCD study and present some preliminary results obtained at the physical point so far.Comment: 8 pages, 15 figures, talk presented at the 35th International Symposium on Lattice Field Theory (LATTICE 2017), 18-24 June 2017, Granada, Spai

Alustaperustainen hallinta aluekehittämisessä – case japanilainen kotiseutulahjoitusjärjestelmä

Miten digitaalisilla alustoilla tapahtuva hallinta muuttaa sosio-spatiaalisia suhteita sekä tuottaa uudenlaista tilallisuutta (spatiality), liikkuvuutta (mobility) ja paikallisuutta (locality) aluekehittämiseen? Tutkimuksemme tarkastelee aluekehittämisen hallintaa valtakunnan laajuisella digitaalisella alustalla. Kohteena on japanilainen furusato noozei -järjestelmä, josta on käytetty suomennosta kotiseutulahjoitusjärjestelmä. Vuonna 2008 perustettu Furusato noozei on Japanissa tunnettu ja kasvava toimijaverkosto, jossa tehtyjen lahjoitusten kokonaisarvo oli vuonna 2018 noin 4 Mrd euroa. Järjestelmän kautta kansalaiset voivat tehdä vapaaehtoisen rahalahjoituksen asuinkuntansa ulkopuoliselle kunnalle tai prefektuurille. Näin kansalaiset voivat suoraan osallistua kuntien elinvoimapolitiikkaan. Lahjoittaja saa vastalahjan, ja lahjoitussumman voi vähentää verotuksessa. Japanissa keskustellaan julkisuudessa vilkkaasti järjestelmän merkityksestä ja vaiku­tuksesta syrjäisempien alueiden kehitykseen. Uuden hallinnan (new governance) paradigmassa korostuu monitoimijaisuuden, kumppanuuksien ja inno­vaa­tioiden hallinta. Nykyisissä aluekehittämisen järjestelmissä on tavoiteltu uutta luovaa dynamiikkaa, mutta esi­mer­kiksi ohjelmaperusteinen aluekehittäminen perustuu hierarkkiseen ja monimutkaiseen ohjauk­seen. Digi­taa­liset alustat luovat uudenlaista tilaa yritysten, kansalaisten ja yhteisöjen vuorovaikutukselle ja innovatii­visuuden suuntaamiselle yleishyödyllisiin päämääriin. Monitoimijaiset digitaaliset kehittämisalustat edus­tavat hallinnan paradigma­keskus­telussa uusinta (new new governance) kerrostumaa. Havaintojemme mukaan juuri järjestelmän digitalisoituminen vuodesta 2012 lähtien on ollut keskeinen tekijä kotiseutulahjoitusjärjestelmän kasvun ja vaikuttavuuden kannalta. Furusato noozei on harvinainen esi­merkki kasvavasta julkisen hallinnon piiriin asettuvasta aluekehittämisen järjestelmästä, jossa valtio, kunnat, yritykset ja kansalaiset toimivat aktiivisessa vuorovaikutuksessa.Non peer reviewe

Alustatalous muuttaa maaseutujen ja kaupunkien suhteita : Case japanilainen Furusato Choice -alusta

Tutkimme alustatalouden toimintaperiaatteiden soveltamista alueiden kehittämiseen. Digitaaliset alustat muuttavat talouden rakenteiden lisäksi paikkasuhteita. Alustatalous (platform economy) on tapa jäsentää taloudellista toimintaa: arvonmuodostuksen perusyksikkö on käyttökelpoiseksi tiedoksi jalostettava data. Alustayritykset ovat kevyemmän toimintatavan vuoksi taloudellisesti tehokkaampia kuin perinteiset yritykset, kasvua rajoittavia tekijöitä on vain vähän, ja ne pyrkivät monopoliasemaan kerätyn ja jatkojalostetun datan avulla. Alustat tuottavat ja ovat riippuvaisia verkostovaikutuksista. Ne myös hyödyntävät ristiintukemisen taktiikoita: osa palveluista on ilmaisia ja niitä ylläpidetään toisaalta kerätyillä tuloilla. Alustat näyttäytyvät tyhjinä, tasavertaisina ja avoimina kohtaamistiloina, mutta niillä on selvät ja rajoittavat toimintapolitiikat. Esimerkki talouden eri sektoreita yhdistävästä alustatalouden ratkaisusta alueiden kehittämiseen on japanilainen Furusato noozei kotiseutulahjoitusjärjestelmä, jonka kautta kansalaiset voivat tehdä vapaaehtoisen rahalahjoituksen asuinkunnan ulkopuoliselle alueelle ja saada vastalahjoja. Järjestelmä on lisännyt kaupunkien ja maaseutujen toi- mijoiden vuorovaikutusta. Tarkastelemme laadullisen tapaustutkimuksen aineistoin ja menetelmin Furusato Choice -alustaa. Pienet kunnat ovat hyödyntäneet sitä paikallisten tuotteiden ja palvelujen markkinoinnissa, millä on ollut myönteinen vaikutus muun muassa maaseutumatkailuun. Havaintojemme perusteella Furusato Choice -alustan toimintaperiaatteet liittyvät vuorovaikutuksen mahdollistamiseen (tiedon vaihtaminen alueesta ja sen toimijoista), konkreettisiin ja koettuihin hyötyihin (lahjoituksen vastalahjana paikalliset hyödykkeet), alueiden kehittämiseen, osallistumiseen (lahjoitusrahan käytön suuntaaminen) sekä sosiaaliseen ja kulttuuriseen paikkaan kiinnittymiseen (kotiseutuun liittyvät arvot ja tarpeet). Nämä tekijät tuottavat uudenlaista alustavälitteistä toimintaa, joka kanavoituu alueiden ja paikkojen väliseksi taloudelliseksi vuorovaikutukseksi.Non peer reviewe