Lynden-Bell 等离子体的无碰撞弛豫
等离子体物理
2022-10-12 v2 高能天体物理现象
太阳与恒星天体物理
统计力学
混沌动力学
摘要
库仑碰撞率极小的等离子体可能在更短时间尺度上弛豫到非麦克斯韦准平衡态,这些准平衡态仍具有普适形式,其对初始条件的依赖仅通过无穷多 Casimir 不变量保留,这些不变量强制相体积守恒。这些分布由 Lynden-Bell(1967)通过统计力学熵最大化程序导出,假设相空间元完美混合。为表明这些平衡态是动力学达到的,必须推导一个有效的“无碰撞碰撞积分”,使其为不动点——只要该积分具有适当的 H 定理,便是唯一且必然的。我们描述了此类碰撞积分如何推导、它们具有封闭形式需要什么假设、如何证明它们的 H 定理,以及为何对于携带足够大电涨落能量的系统,无碰撞弛豫应当很快。我们认为无碰撞动力学可能在收敛到全局最大熵态之前优先在相空间中局部最大化熵。我们考察了由种间相互作用引起的弛豫,除其他外,导致了电子电流的自发瞬态生成。该形式体系也允许有效恢复经典与量子等离子体的“真实”碰撞积分。
引用
@article{arxiv.2201.03376,
title = {Collisionless relaxation of a Lynden-Bell plasma},
author = {Robert J. Ewart and Andrew Brown and Toby Adkins and Alexander A. Schekochihin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.03376},
year = {2022}
}
备注
46 pages, 4 figures, submitted to JPP