具有引导磁场的半相对论等离子体中三维重联电流片内的电子与质子加速

利用三维粒子网格模拟，我们表征了在具有相对论电子与亚相对论质子的半相对论薄电流片中，作为引导磁场函数的能量转换。其中，磁重联、漂移-扭折不稳定性（DKI）与磁通绳扭折不稳定性在其非线性阶段相互竞争并作用，将磁能转换为等离子体能量。我们将全三维模拟与两个不同平面中的二维模拟进行比较，以隔离重联与DKI效应。在零引导场下，这些过程产生不同的能量转换特征：在2Dxy（重联）中离子比电子获得更多能量，而在2Dyz（DKI）中情况相反，三维结果介于两者之间。仅发生于三维的磁通绳不稳定性释放的磁能多于二维，但三维中能量转换速率往往更低。增大引导磁场强烈抑制DKI，并在所有情况下减缓并减少总体能量转换量；它还通过一种先将能量存储于磁通绳的运动电场中再加速粒子的过程， favoring 电子加速。因此，理解能量分配演化可洞察各种等离子体过程的作用，并对建模如吸积黑洞及其喷流等天体物理源的辐射十分重要。