相对论性湍流中的粒子加速：理论评估
高能天体物理现象
2020-07-06 v2 等离子体物理
摘要
我们讨论了相对论磁流体动力学（MHD）湍流中随机粒子加速的物理，将合成波湍流谱中测试粒子加速的数值模拟与详细解析估计相结合。特别地，我们研究了类波各向同性快模湍流、Alfvén 与慢 Goldreich-Sridhar 型波湍流（恰当考虑各向异性效应）中的粒子加速，包括由波衰减引起的共振展宽与俯仰角随机化。在高粒子刚度下，这三种模式对加速的贡献在同一数量级内相当，这是若干效应（快模的渡越时间阻尼部分消失、Alfvén 与慢模因共振展宽而散射率增加）综合作用的结果。此外，我们给出关于超出 MHD 波湍流范围的加速的解析论证，探讨由结构而非波构成的湍流中非共振加速的问题，以及小尺度平行电场中的加速问题。最后，我们将结果与现有文献比较，并提供可用于高能天体物理现象学的现成公式。
引用
@article{arxiv.1909.12885,
title = {Particle acceleration in relativistic turbulence: A theoretical appraisal},
author = {Camilia Demidem and Martin Lemoine and Fabien Casse},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.12885},
year = {2020}
}
备注
24 pages, 15 figures, published, changes in v2: analytical estimations and numerical measurements refined, theory-simulation agreement globally improved, figures and discussion accordingly updated, 4 additional figures (Figs. 4, 9, 10 and 12), conclusions unchanged