电子-正电子相对论性冲击中的粒子加速与磁场生成

冲击加速是天体等离子体中普遍存在的现象。在无碰撞冲击中产生的等离子体波及其相关不稳定性（如 Buneman、Weibel 和其他双流不稳定性）负责粒子（电子、正电子和离子）加速。我们使用 3-D 相对论电磁粒子（REMP）代码，研究了沿电子-正电子喷流前端传播至周围电子-正电子等离子体中的粒子加速情况，分别考虑有无初始磁场的情况。我们发现对于无周围磁场和适度周围磁场情况，结果差异不大。新模拟显示，冲击前端产生的 Weibel 不稳定性既能加速沿喷流Propagation方向的粒子，也能加速垂直于喷流Propagation方向的粒子。此外，电子-正电子冲击中密度、电流、电场和磁场的非线性涨落幅度，大于先前研究中相同模拟时间下电子-离子冲击的数值。这源于电子和正电子都 Contribute 于 Weibel 不稳定性的产生。此外，我们进行了不同电子皮肤深度的模拟。我们发现增长时间随等离子体频率成反比，Weibel 不稳定性产生的结构尺度随电子皮肤深度成正比。这符合预期结果，表明模拟具有足够的网格分辨率。模拟结果表明，Weibel 不稳定性负责产生和放大非均匀的小尺寸磁场，这些磁场贡献了电子（正电子）在喷流头后方的横向偏转。