Recent progress regarding the excitation of energetic-particle driven geodesic acoustic modes (EGAMs) in particle-in-cell simulations is presented in this paper. The exact dispersion relation with adiabatic electrons is derived and solved. The origin of the so-called EGAM is briefly analysed and we show that its nature changes, at least, with the safety factor. A simple expression for the GAM frequency modified in the presence of a small concentration of energetic particles is given in the fluid limit. We show that gyrokinetic simulations with Nemorb in the presence of adiabatic electrons are able to reproduce the analytic predictions. Also, different energy channels are analysed by means of dedicated energy diagnostics characterizing the wave-particle interaction. Finite Larmor radius and finite orbit width effects are studied regarding the excitation of geodesic acoustic modes, showing that these effects are likely to be negligible for sufficiently high concentration of energetic particles, but significant when approaching the threshold of excitation.
本論文では、粒子セルシミュレーションにおける高エネルギー粒子駆動測地音響モード（EGAM）の励起に関する最近の進展を提示する。断熱電子を考慮した正確な分散関係を導出し、求解する。いわゆるEGAMの起源を簡潔に解析し、その性質が少なくとも安全係数に依存して変化することを示す。高エネルギー粒子の低濃度存在下における修正された測地音響モード周波数に対する簡潔な式を流体極限で与える。断熱電子の存在下でのNemorbを用いたジャイロ運動論的シミュレーションが、解析的予測を再現できることを示す。また、波動-粒子相互作用を特徴付ける専用のエネルギー診断を用いて、異なるエネルギー経路を解析する。測地音響モードの励起に関する有限ラーマー半径効果および有限軌道幅効果を研究し、これらの効果は高エネルギー粒子濃度が十分に高い場合には無視できる可能性が高いが、励起閾値に近づくにつれて有意になることを示す。