低β等离子体中磁重联期间非热主导的电子加速

通过全动力学模拟，我们研究了在非相对论质子—电子等离子体中磁重联期间的电子加速，条件类似于太阳冕和耀斑。我们证明，在非相对论低 $\beta$ 区中，重联导致具有幂律能量分布的非热主导电子加速，而在高 $\beta$ 区则不然，其中 $\beta$ 是等离子体热压与磁压之比。在低 $\beta$ 区中，加速电子包含了大部分耗散的磁能。采用引导中心电流描述揭示了电子漂移运动在整体非热能量化中的作用。我们发现主要加速机制是一种 Fermi 型加速，由重联外流感生的电场沿粒子曲率漂移运动完成。尽管对于不同等离子体 $\beta$ 加速机制相似，低 $\beta$ 重联驱动 Alfv\'enic 时标上的快速加速并从热分布发展出幂律。低 $\beta$ 等离子体中磁重联产生的非热主导加速可能对太阳耀斑及其他天体物理系统中的高效电子加速有重要意义。