无碰撞等离子体中的磁生成：从韦贝尔不稳定性到湍流发电机
高能天体物理现象
2023-08-07 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
等离子体物理
摘要
我们报告了在完全动力学框架下对等离子体发电机的首次原理数值与理论研究。通过对初始无磁化等离子体施加外部机械力，我们发展了一种自洽处理“种子”磁场生成、湍流形成以及涨落发电机对磁场的感应放大的方法。无磁化、弱碰撞等离子体中的大尺度驱动运动遭受强烈的相位混合，导致热压力各向异性的产生。该各向异性触发韦贝尔(Weibel)不稳定性，在等离子体动力学尺度上产生丝状“种子”磁场。等离子体由此被磁化，使等离子体运动对磁场的高效拉伸与折叠以及火鞭(firehose)和镜(mirror)等拉莫尔尺度动力学不稳定性得以发展。粒子在相关微观尺度磁涨落上的散射提供了有效黏性，调节着场形态与湍流。在此过程中，种子场被涨落发电机进一步放大，直至与湍流流动达到能量均分。通过证明从初始无磁化等离子体可通过大尺度湍流流动生成均分磁场，本工作对星系团介质和星系际介质中磁场的起源与放大具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2308.01924,
title = {Magnetogenesis in a collisionless plasma: from Weibel instability to turbulent dynamo},
author = {Muni Zhou and Vladimir Zhdankin and Matthew W. Kunz and Nuno F. Loureiro and Dmitri A. Uzdensky},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.01924},
year = {2023}
}
备注
16 pages, 10 figures