非相对论静电激波及其过渡层结构的参数研究
等离子体物理
2015-06-15 v1
摘要
非相对论静电无磁化激波常在实验室等离子体中观察到，且很可能存在于天体物理等离子体中。若不存在二元碰撞，其最大速度（以激波上游远处的离子声速为单位）仅取决于电子与离子的温度比。本文利用粒子模拟 (PIC) 模拟，在广泛的激波速度范围内考察了此类激波的形成与演化。电子与质量为电子 400 倍的离子的初始温度相等。激波在电子时间尺度上形成，马赫数介于 1.7 到 2.2 之间。马赫数高达 2.5 的激波则在数十个逆离子等离子体频率后形成。随着马赫数增加，激波反射离子束的密度增加，穿过激波的离子数量减少，导致下游区域在其静止参考系中的膨胀变慢。该离子束占据的区间相对于远上游具有正电势。即使在没有束流不稳定性的情况下，该电势也会预热激波前方的电子，并使激波前兆区中的电子温度与远上游等离子体中的电子温度解耦。这种电子加热效应降低了激波的有效马赫数。该效应可能稳定运动速度高达超新星遗迹 (SNR) 激波的非相对论静电激波。
引用
@article{arxiv.1304.6523,
title = {Parametric study of non-relativistic electrostatic shocks and the structure of their transition layer},
author = {ME Dieckmann and H Ahmed and G Sarri and D Doria and I Kourakis and L Romagnani and M Pohl and M Borghesi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.6523},
year = {2015}
}
备注
11 pages, 12 figures, accepted for publication in Physics of Plasmas