3D导引场磁重联中的硬能谱

磁重联长期以来已被认识为最重要的机制，不仅用于通过改变磁场拓扑结构来混合等离子体，还用于将磁场能量释放到等离子体动能中。在磁能释放期间，部分加热等离子体可以被加速到远高于热能的能量。最近，通过使用粒子-in-cell（PIC）仿真研究了热能和非热能能量的分配，表明非热粒子加速效率随等离子体温度的增加而增加，当阿尔芬速度接近光速c时，非热能量密度占总加热等离子体能量的90%以上。然而，随着导引磁场的增加，加速效率会降低。迄今为止，加速效率主要在二维系统中研究，但在可以动态发生零星和湍流重联的三维系统中进行研究也颇具趣味。本研究利用具有导引磁场的偶极性等离子体，进行三维（3D）PIC仿真，探讨了三维相对论重联的影响。结果表明，与二维导引场重联相比，3D导引场重联中非热粒子产生的减少较小。更重要的是，与普遍预期相反，3D重联即使在存在强导引磁场的情况下，也能够维持硬的非热能谱。