手性磁流体发电机产生湍流的能量学

已知左手和右手费米子数密度的非对称性会在感应方程中引入一个新项，从而可能导致发电机不稳定性。在高温下，当手性不对称性能够存活足够长的时间时，这种手性发电机不稳定性可以有效地放大磁场，进而通过洛伦兹力驱动湍流。虽然数值模拟已经证明了这种手性磁驱动湍流的存在及其对磁场动力学的强烈影响，但该过程的细节仍不清楚。本文的目的是利用直接数值模拟分析手性磁驱动湍流的能量学及其对磁场产生和动力学的影响。我们针对不同的初始条件研究了这些效应，包括初始手性化学势和磁普朗特数 Pm 的变化。特别地，我们确定了手性磁驱动湍流中动能与磁能的比值 Upsilon。在本研究探索的参数空间内，Upsilon 达到约 0.064-0.074 的值——这与初始手性不对称性无关且对于 Pm=1 成立。我们的模拟表明，当通过减小粘度来增加 Pm 时，Upsilon 呈幂律递减。虽然确切的标度取决于拟合标准的细节和雷诺数区间，但报告了一个近似结果 Upsilon(Pm)=0.1 Pm^{-0.4}。利用数值模拟的发现，我们分析了早期宇宙中手性磁驱动湍流的能量学。