实验室规模的垂直无碰撞冲击生成与磁化正碰撞等离子体中的离子加速
等离子体物理
2024-05-24 v1
摘要
磁化无碰撞冲击在空间和天体物理学中驱动粒子加速。我们进行了规模为实验室参数（密度、温度和速度）的大型粒子-in-cell仿真，研究磁化冲击在带磁场的正碰撞等离子体中。结果表明，当两股预磁化流碰撞时，形成约四倍的密度跳跃的垂直无碰撞冲击。该冲击还以快速的中子产量增加为特征，这由注入的 deuterons 与被冲击反射的 deuterons 之间的束流-束流核反应引起。与由注入流与磁化背景等离子体相互作用产生的冲击不同，本实验中的等离子体自生成磁场由于增加的钝化电流而经历了显著的放大，约为上游磁场的30倍。此外，我们发现无论离子是通过冲击还是被反射，都可以通过冲击 surfing 加速获得能量，产生 power-law 能量谱。我们还演示了在当前非磁化实验参数下，仅由filamentation不稳定性驱动的冲击无法生成。这些结果为天体物理场放大与磁化冲击形成以及非热离子生成提供了直接联系。
引用
@article{arxiv.2405.14081,
title = {Laboratory-scale Perpendicular Collisionless Shock Generation and Ion Acceleration in Magnetized Head-on Colliding Plasmas},
author = {P. Liu and D. Wu and D. W. Yuan and G. Zhao and Z. M. Sheng and X. T. He and J. Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.14081},
year = {2024}
}