将PIC与MHD相结合以模拟天体物理冲击中的粒子加速

当亚声速等离子体流碰撞时，许多物理过程会贡献于所得冲击的形态。其中一种过程是非热离子加速，这些离子最终会达到相对速度并成为宇宙射线。由于需要同时处理宏观物理（冲击的总体形状）和微观物理（单个粒子与磁场之间的相互作用），这一过程在计算机模型中很难模拟。将PIC与MHD相结合的方法是解决这一问题的几种方法之一。它基于这样一种假设：等离子体可以描述为热力学气体（可使用基于网格的磁流体动力学（MHD）准确描述）和一小部分非热成分（必须使用粒子-in-cell（PIC）描述为单个粒子）。通过结合两者的方面，我们在保持能够追踪单个粒子加速能力的同时，降低了计算成本。我们将该方法应用于各种天体物理冲击配置，以探讨它们是否以及如何为宇宙射线光谱做出贡献。