丝状等离子体喷发与电子的加热和加速

我们在一类I型边界局域模（ELM）的非线性MHD模拟中，对电子进行试验粒子模拟，以在动理学层面探究爆发性等离子体细丝的影响。在约为0.5 ms的快时间尺度上，电子在丝状喷发过程中被适度加热并加速。动能分布中形成了明显的非热尾，呈幂律形状，部分粒子可达90 keV。加速仅沿平行于磁场的方向观测到，即明显偏好反电流方向，并且我们证明平行电场是所观测加速的成因。大多数逃离系统的粒子在其能量化过程中的某一时刻从外偏滤器腿上一条特定的打击线离开。能量分布尾部的逃逸高能电子不受碰撞影响，因而展现出 runaway 电子的特征。均方位移表明能量空间中的输运明显是超扩散的；将加速过程解释为随机游走，我们发现能量增量的分布呈现指数尾，且能量空间中的输运在对流（系统性）与扩散（随机性）性质上同等重要。通过对MHD模拟本身的分析，边缘区域平行电场的直方图呈现幂律形状，这种明显的非高斯统计最终是我们在能量空间中所发现的适度反常粒子输运现象的原因之一。