金沢大学理工研究域数物科学系2次元オイラー流体中の渦塊群が自発的になす秩序だった準平衡分布の形成・崩壊機構の解明を目指し，電子のみからなる非中性プラズマを用いた実験検証及び，２次元オイラー方程式の平均場平衡解であるm点爆発の物理的解釈を行った。少数の渦糸の位相空間における軌道を実験的に観測した結果，閉じ込めポテンシャルが２次元オイラー流体との等価性を破る原因となることを確かめた。２重連結領域内で電子渦糸群が作る電位分布を数値計算により検討した結果，電子渦糸が方位角方向に等間隔で分布する不安定な平衡解が存在することが判った。これは，オイラー方程式のm点爆発に対応していると考えられる。The final goal of this research is to reveal a physical mechanisms of a vortex crystal observed in non-neutral plasmas in terms of statistical physics. Before proceeding with the vortex crystal experiments, phase space trajectories of two discrete electron vortex strings have been observed in order to confirm a equivalence between electron vortices and 2D Euler fluid. In a result, the deterioration of the equivalence was observed due to non-ideal electric field at both ends of the trap. This non-ideal effects could be suppressed by applying a stepwise potential at the boundary.In mathematics it is well known that m-point singular solution exists to 2D Euler equation for point-vortex system in an annulus boundary. Unstable equilibrium solutions of few electron vortex strings have been observed by calculating the potential distribution in the annulus boundary. We speculate that these solutions correspond to the m-point singular solution of mathematics.研究課題/領域番号:26800202, 研究期間(年度):2014-04-01 - 2016-03-3
