高β等离子体中的无碰撞传导：一个用于哨声波湍流的碰撞算子
高能天体物理现象
2025-01-15 v2 等离子体物理
摘要
本文研究了高β、弱碰撞、磁化等离子体中电子热输运的调控。沿平均磁场方向的温度梯度可以引发动理学热流驱动的哨声不稳定性(HWI)，该不稳定性通过散射电子并阻碍其流动来反作用于输运。先前的解析和数值研究表明，饱和HWI的热通量与电子β的倒数成正比。然而，这些数值研究的尺度分离有限，导致涨落幅度较大，这引发了对其在天体物理尺度上相关性的质疑。为此，我们在两种不同的物理设置下，针对一系列电子β值和温度梯度长度尺度，对HWI进行了一系列粒子模拟。我们所有模拟中的饱和热通量都遵循预期的反电子β标度关系，支持了该结果的稳健性。我们还利用模拟结果开发并实现了多种方法来构建一个用于whistling波湍流的有效碰撞算子。结果指出了标准准线性解释HWI饱和的一个问题，该问题类似于宇宙射线领域中著名的90度散射问题。尽管存在这一局限性，本文开发的方法仍可作为未来旨在表征由动理学不稳定性引起的有效碰撞性的研究蓝图。
引用
@article{arxiv.2405.06481,
title = {Collisionless conduction in a high-beta plasma: a collision operator for whistler turbulence},
author = {Evan L. Yerger and Matthew W. Kunz and Archie F. A. Bott and Anatoly Spitkovsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.06481},
year = {2025}
}