无碰撞磁重联：磁通量子、磁力线、“复合电子”——量子霍尔效应是否涉及其微观物理？

R. A. Treumann; R. Nakamura; W. Baumjohann

无碰撞磁重联：磁通量子、磁力线、“复合电子”——量子霍尔效应是否涉及其微观物理？

空间物理 2011-05-13 v1 介观与纳米尺度物理地球物理等离子体物理

作者: R. A. Treumann , R. Nakamura , W. Baumjohann

摘要

从微观角度，我们论证了薄电流片中的无碰撞重联涉及离子惯性（霍尔电流）区域中的“复合电子”，仅占电子的一小部分。这些“复合电子”被限制在较低的朗道能级 $\epsilon_L\ll T_e$ （能量远小于温度）。它们通过吸收磁通量子 $\Phi_0=h/e$ 退磁，与磁场解耦，将附着的磁通量输运到电流层的非磁性中心，在那里以微尺度磁涡旋的形式释放磁通，变回普通电子。新生的微尺度磁涡旋在接触其他涡旋时，在其严格反平行的部分发生重联，最终产生介尺度重联结构。我们阐明了磁力线和磁力线半径的概念，估计了两个方向相反的磁通量子湮灭时释放的功率，并计算了霍尔区域中“复合电子”的数密度和朗道能级填充因子。作为副产品，我们发现等离子体中的磁扩散系数也以量子 $D_0^m=e\Phi_0/m_e=h/m_e$ 的形式出现，从而得出体垂直等离子体电阻率是量子化的，其量子（下限）为 $\eta_{\,0\perp}=\mu_0 e\Phi_0/m_e=\mu_0h/m_e\sim 10^{-9}$ 欧姆·米。关键词：重联，薄电流片，量子霍尔效应，量子化扩散率，量子化等离子体电阻率，复合电子

关键词

无碰撞磁重联磁通量子复合电子量子霍尔效应薄电流片量子化扩散率量子化等离子体电阻率

引用

@article{arxiv.1103.1076,
  title  = {Collisionless magnetic reconnection: Flux quanta, field lines, `composite electrons' -- Is the quantum-Hall effect involved in its micro-scale physics?},
  author = {R. A. Treumann and R. Nakamura and W. Baumjohann},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1103.1076},
  year   = {2011}
}

备注

11 pages, 5 figures, prepared for Annales Geophysicae

无碰撞磁重联：磁通量子、磁力线、“复合电子”——量子霍尔效应是否涉及其微观物理？

摘要

关键词

引用

备注

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