具有任意俯仰角散射的磁重联中的粒子加速
太阳与恒星天体物理
2022-07-20 v1 高能天体物理现象
等离子体物理
空间物理
摘要
磁重联过程中的粒子加速是空间、太阳及天体物理等离子体中的长期课题。近期磁重联的 3D 粒子网格模拟显示,粒子可因 3D 磁力线混沌而离开磁通绳,使粒子得以进入额外加速位点,通过费米加速获得更多能量,并形成幂律能谱分布。这一 3D 效应在传统 2D 模拟中不存在,在后者中粒子因跨磁力线运动受限而被人为禁锢于磁岛内。然而,完整的 3D 模拟对多数研究而言计算代价过高。在此,我们尝试通过在 2D 模拟中引入对一小部分粒子的任意俯仰角散射来重现 3D 结果。我们表明,散射粒子能够输运出 2D 磁岛并实现更高效的费米加速,导致高能粒子通量显著增加。我们还研究了散射频率如何影响非热粒子能谱。本研究有助于达成磁重联中粒子加速的完整图景。
引用
@article{arxiv.2205.08600,
title = {Particle Acceleration in Magnetic Reconnection with Ad hoc Pitch-angle Scattering},
author = {Grant Johnson and Patrick Kilian and Fan Guo and Xiaocan Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.08600},
year = {2022}
}