Supernova remnants (SNRs) are believed to produce the majority of galactic cosmic rays (CRs). SNRs harbor non-relativistic collisionless shocks responsible for the acceleration of CRs via diffusive shock acceleration (DSA), in which particles gain their energy via repeated interactions with the shock front. Since the DSA theory involves pre-existing mildly energetic particles, a means of pre-acceleration is required, especially for electrons. Electron injection remains one of the most troublesome and still unresolved issues and our physical understanding of it is essential to fully comprehend the physics of SNRs. To study any electron-scale phenomena responsible for pre-acceleration, we require a method capable of resolving these small kinetic scales and particle-in-cell simulations that fulfill this criterion. Here, I report on the latest achievements made by utilizing kinetic simulations of non-relativistic high Mach number shocks. I discuss how the physics of SNR shocks depends on the shock parameters (e.g. the shock obliquity, Mach number, the ion-to-electron mass ratio) as well as the processes responsible for the electron heating and acceleration.
超新星残骸（SNR）は銀河宇宙線（CR）の大部分を生成すると考えられている。SNRは非相対論的無衝突衝撃波を宿しており、この衝撃波が拡散衝撃波加速（DSA）によるCRの加速を担っている。DSAでは、粒子は衝撃波前面との繰り返しの相互作用を通じてエネルギーを得る。DSA理論には事前に存在する弱いエネルギーを持つ粒子が必要であるため、特に電子については事前加速の手段が要求される。電子の注入は最も困難で未だ解決されていない問題の一つであり、その物理的理解はSNRの物理を完全に理解するために不可欠である。事前加速を担う任意の電子スケール現象を研究するには、これらの小さなスケールを分解できる手法と、この基準を満たす粒子インセル（PIC）シミュレーションが必要である。本稿では、非相対論的高マッハ数衝撃波の運動論的シミュレーションを活用して得られた最新の成果について報告する。SNR衝撃波の物理が衝撃波パラメータ（例：衝撃波斜度、マッハ数、イオン対電子質量比）にどのように依存するか、また電子の加熱と加速を担う過程について議論する。