磁重联中非热粒子加速的效率

磁重联过程中的非热粒子加速半个多世纪以来一直是若干天体物理现象（如太阳耀斑、脉冲星风、磁星等）中的基本课题，其效率是尚未解决的问题之一。近来，重联过程中的非热粒子加速机制已通过粒子模拟（particle-in-cell）被广泛研究，然而磁场能量如何分配于热等离子体与非热粒子仍是一有趣谜题。本文利用大规模粒子模拟对正负电子对等离子体研究非相对论与相对论磁重联，指出非热粒子的产生随等离子体温度升高而变得高效。在相对论热等离子体情形，我们确定重联加热的等离子体可用 kappa 分布函数近似，其 kappa 指数约为 3 或更小（等价于幂律指数 2 或更小），且重联的非热能量密度约占下游喷流中总内能的 95% 以上。