相对论激波上游拾取过程对粒子的加速

通过二维粒子在胞模拟，研究了电子-离子等离子体中磁化纯垂直相对论激波处的粒子加速。已知上游体洛伦兹因子 $\gamma_1 \gg 1$ 的磁化激波会从激波前沿发射强电磁波，并分别通过受激/诱导拉曼散射和丝状不稳定性在上游区域诱发静电等离子体波（尾场）和横向丝状结构。尾场与丝状结构将一部分入射粒子注入粒子加速过程，其中粒子先被尾场与上游体流解耦，随后被流体再次拾取。被拾取的粒子由运动电场加速。电子的最大可达洛伦兹因子估计为 $\gamma_{max,e} \sim \alpha\gamma_1^3$，离子为 $\gamma_{max,i} \sim (1+m_e\gamma_1/m_i)\gamma_1^2$，其中 $\alpha \sim 10$ 由我们的模拟结果确定。若 $\gamma_1$ 足够大，对于弱磁化激波 $\alpha$ 可增大至 $\gamma_1$。该结果表明，如伽马射线暴外激波等极高相对论天体激波可以是高效的粒子加速器。