具有非均匀手性化学势的等离子体中的发电机不稳定性

我们研究手性磁流体动力学中磁场的动力学，该理论考虑了与高能等离子体中手性磁效应相关的附加电流的影响。我们进行直接数值模拟，考虑弱种子磁场以及具有零均值手性化学势 mu_5 的非均匀性。我们证明，若 mu_5 的涨落相关于远比发电机增长率达到最大值所对应的尺度更大的长度尺度上，则此类等离子体中可发生小尺度手性发电机。由于小尺度手性发电机不稳定性，磁涨落增长多个数量级。一旦所产生磁场对 mu_5 涨落的非线性反作用开始，这些尺度的比值减小且发电机饱和。当磁涨落在达到最大场强之前通过洛伦兹力增长得足以驱动湍流时，可识别出一个额外的平均场发电机阶段。在涨落分量放大饱和之后，平均磁场在大于湍流积分尺度的尺度上增长。平均磁场的增长率由与电流螺旋度成正比的磁 alpha 效应引起。随着湍流的 onset，mu_5 的功率谱发展出普遍的 k^(-1) 标度，与其初始形状无关，而磁能谱趋近于 k^(-3) 标度。