核融合装置や自然界のプラズマは、とても複雑な振る舞いを示しますが、その複雑な挙動をスーパーコンピュータで調べるために、流体的な手法や粒子的な手法など、様々なシミュレーション手法が開発されています。そのなかでも、プラズマ中の運動論的な現象（例えば、プラズマ中の粒子と波動の相互作用など）を調べるには、プラズマを構成する多数の荷電粒子の運動とそれらが作る電磁場の時間発展を、基本的な原理（個々の粒子についての運動方程式と Maxwell 方程式）に則って自己無撞着に解く、いわゆる第一原理的な手法が必要となります。そのひとつが Particle-in-Cell (PIC) 法によるプラズマ粒子シミュレーションです。本課題では、PIC法の基礎を学び、実際にシミュレーションコードによる計算をおこなって、プラズマ中の運動論的現象の理解を目指します。

シミュレーション結果の一例

議論の様子