真实等离子体与粒子网格等离子体的差异：粗粒化效应

粒子网格 (PIC) 模型依赖于两个基本要素。首先源于计算机仅能处理约 $\sim10^{10}$ 个粒子的能力，而真实等离子体在每个德拜球内包含从 $10^4$ 到 $10^{20}$ 个粒子：因此必须采用粗粒化步骤，即用单个计算机超粒子代表约 $p\sim10^{10}$ 个真实粒子。其次是在网格上存储场及其随后的有限超粒子尺寸。我们引入了依赖于粗粒化的物理量概念，即依赖于数量 $p$ 的物理量。它们均源自等离子体参数 $\Lambda$，我们证明该参数与 $1/p$ 成正比。我们探讨了三个实例：具有不同温度的等离子体因碰撞和涨落诱导的快速热化，其速率随每个网格单元的超粒子数量缩放，且比真实等离子体快 $p\sim10^{10}$ 倍；热等离子体中高水平的静电涨落，以及由有限超粒子尺寸引起的修正；以及丝状不稳定性线性谱的模糊化，其中由于高水平的涨落，增长最快的模式并未主导总能量。我们强调，必须使 PIC 等离子体中增强的碰撞和关联相对于动理学物理而言保持可忽略不计。