三维 plasmoid 动力学对从碰撞到动力学重联转变的影响

在电阻磁流体力学模型中，高 Lundquist 数重联层对 plasmoid 不稳定性不稳定，导致湍流演化，其中重联率可独立于底层电阻率。然而，这些结果的物理相关性在许多应用中仍存疑。首先，重联电场常远高于 runaway 极限，意味着碰撞电阻率无效。此外，理论和模拟均表明，由于薄电流片的形成，plasmoid 形成可能迅速诱发向动力学尺度的转变。此处，该问题首次使用带 Fokker-Planck 碰撞算子的三维第一性原理动力学模拟进行研究。低 $\beta$ 重联电流层在斜 plasmoid 不稳定性 onset 前因焦耳加热迅速变薄。标准($k_y = 0$)撕裂模的线性增长率与半碰撞边界层理论一致，但斜($|k_y|>0$)模的角谱显著窄于预测。在非线性区，不稳定性形成的磁通绳在被重联出流喷射平流和旋转时经历复杂相互作用，导致具随机磁场的湍流态。类似于先前 2D 结果，超 Dreicer 场在磁通绳间形成的薄电流层中诱发向动力学重联的转变。这些结果或可在新实验室实验中验证。