非相对论性喷流中由扭结不稳定性引起的非热离子加速
等离子体物理
2019-07-29 v1 高能天体物理现象
空间物理
摘要
我们研究了非相对论性电子-离子等离子体喷流中扭结不稳定性（KI）发展所伴随的自洽粒子加速物理。利用三维全动力学粒子网格（PIC）模拟，我们表明 KI 高效地将初始环向磁场能量转化为高能离子。加速离子在能谱中形成非热幂律尾，包含约 的初始磁场能量，且最大离子能量延伸至喷流的约束能量。我们发现离子通过 KI 非线性阶段中产生的运动电场与高度缠结磁场的协同作用被高效加速：离子跨磁力线的快速曲率漂移运动使其沿电场加速。我们进一步研究了库仑碰撞对离子加速效率的作用，并确定了非热离子加速被抑制的碰撞阈值。我们的结果揭示了空间与天体物理中不稳定非相对论性等离子体喷流如何产生高能离子，并为实验室实验中重现该加速机制所需的等离子体条件提供了约束。
引用
@article{arxiv.1907.11693,
title = {Nonthermal ion acceleration by the kink instability in nonrelativistic jets},
author = {E. Paulo Alves and Jonathan Zrake and Frederico Fiuza},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.11693},
year = {2019}
}