基于粒子-in-Cell仿真探讨电子电流层中电流梯度驱动不稳定性的动力学效应
等离子体物理
2025-01-27 v5
摘要
电子电流层形成于多种自然与实验等离子体中，对多种不稳定性敏感，其中以电流梯度驱动的撕裂不稳定性尤为突出。撕裂被视为无碰撞 regime 中磁重联潜在机制，电子惯性作为非理想因素导致磁场线破裂并重联。相较之下，另一种称为保持磁场拓扑的表面保存模式亦由电流梯度驱动。本研究利用二维粒子-in-Cell 仿真，考察有限电子温度下这两种模式的动力学效应。我们的发现表明，温度显著抑制撕裂不稳定性，尤其在较高温度下更为如此，这是由于电子洛尔半径增大及其相关磁场扩散所致。我们还考察了导引场与温度之间的相互作用。此外，我们观察到与撕裂模式不同，表面保存模式的增长率随温度上升，可能源于电子流速率的提升。最后，我们识别出存在混合模式的情况，即撕裂与表面保存模式共存，呈现出不对称磁重联特征的非对称结构。最后，我们勾勒了基于本研究发现的潜在未来研究方向。
引用
@article{arxiv.2407.06799,
title = {Investigating the Kinetic Effects on Current Gradient-Driven Instabilities of Electron Current Layers via Particle-in-Cell Simulations},
author = {Sushmita Mishra and Gurudatt Gaur and Bhavesh G. Patel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.06799},
year = {2025}
}