การฟุ้งกระจายของอนุภาคในสนามแม่เหล็กปั่นป่วนแบบไม่สมมาตรรอบแกน

ชื่อผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
  • พงศธร จิตสมบูรณ์มิตร

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
  • เดวิด รูฟโฟโล

สถาบันการศึกษาที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ระดับการศึกษา

โครงงานในระดับการศึกษาปริญญาโทขึ้นไป

หมวดวิชา

โครงงานในสาขาวิชาฟิสิกส์

วันที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

01 มกราคม 2541

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ความปั่นป่วน (Turbulence) นั้นเป็นปรากฏการณ์ที่น่าสนใจอย่างหนึ่งซึ่งสามารถพบเห็นได้ทั่วไปแม้กระทั่งที่พื้นผิวของดวงอาทิตย์หรืออวกาศระหวา่ งดวงดาว เราพิจารณาการฟุง้ ของอนุภาคในแบบจำลองสนามแม่เหล็กแบบ 2D+slab ซึ่งมีความใกล้เคียงกับลักษณะสนามแม่เหล็กระหว่างดวงดาว เรารู้ว่าสนามแม่เหล็กนั้นมีผลกระทบโดยตรงต่อการเคลื่อนที่ของอนุภาคมีประจุไฟฟ้าพลังงานสูง ผลงานวิจัยนี้อาจช่วยอธิบายข้อมูลจากการสำรวจของยานอวกาศเกี่ยวกับอนุภาคพลังงานสูงจาก ดวงอาทิตย์และรังสีคอสมิกงานวิจัยในอดีตนั้นมักจะพิจารณาให้การปั่นป่วนเป็นแบบสมมาตรรอบแกน แต่เราใช้สนามแม่เหล็กปั่นป่วนแบบไม่สมมาตรรอบแกนในการจำลองครั้งนี้ เพราะเราเชื่อว่าสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์ที่ออกมาจากดวงอาทิตย์นั้นมีการกระจายตัวของพลังงานในแต่ละทิศทางนั้นไม่เท่ากัน ทฤษฎีของการฟุ้งสนามแม่เหล็กปั่นป่วนแบบไม่สมมาตรรอบแกนได้ถูกพัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้ เราจึงสามารถหาสัมประสิทธิ์การฟุ้งของเส้นสนามแม่เหล็กได้จากทฤษฎีและจากการจำลองด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ต่อจากนั้นเราก็จำลองโดยเปลี่ยนเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าวิ่งเข้าไปในสนามแม่เหล็กโดยอนุภาคมีพลังงานจลน์และ Pitch angle แตกต่างกันจากนั้นศึกษาพฤติกรรมของอนุภาคและวัดค่าสัมประสิทธิ์การฟุ้งของอนุภาค เปรียบเทียบกับค่าสัมประสิทธิ์การฟุ้งของเส้นสนามแม่เหล็ก

Turbulence is an interesting phenomenon that can be found almost anywhere,including theSun’s surface and interplanetary space.We consider particle diffusion in the two component model of magnetic turbulence (2D+slab) which is a reasonable model for the magnetic field in interplanetary space.We know that the magnetic field has a primary influence on the direction of the particle motion. Our results could help explain data from spacecraft that observe solar energetic charged particles and cosmic rays. While most previous research has considered axisymmetric turbulence, we use non axisymmetric magnetic turbulence in our simulations because we believe that the interplanetary magnetic field (IMF) has a different energy density in different directions. The theory for the diffusion of field lines in non axisymmetric 2D+slab turbulence has been developed previously. Now, we can compare diffusion coefficients from theory with values from numerical simulations. Next, we trace charged particles in a magnetic field by varying their kinetic energy and pitch angle, and then observe their behavior and compare their diffusion coefficients with the diffusion coefficients of field lines.