塌缩磁阱模型中的粒子能量化：相对论性情形

在太阳耀斑中，大量带电粒子被加速到高能。这是如何通过物理过程实现的，是太阳物理学中主要未解问题之一。已有研究表明，在耀斑期间，快速弛豫磁场的区域可能形成塌缩磁阱（CMT），并且这种阱可能有助于粒子能量化。在本研究笔记中，我们聚焦于一个基于运动学磁流体动力学的特定解析CMT模型。先前对该CMT模型粒子加速的研究集中在非相对论性能量区间。本研究笔记的具体目的是将先前工作扩展到相对论性粒子能量。我们使用相对论性引导中心方程数值计算了粒子轨道。为比较，我们还使用非相对论性引导中心方程计算了粒子轨道。对于中等相对论性能量，相对论性和非相对论性粒子轨道基本吻合，但在更高能量下观察到明显偏差。特别是，相对论性计算得到的最终粒子能量系统地低于相应非相对论性计算达到的能量，并且相对论性轨道的镜点系统地高于相应非相对论性轨道。虽然使用相对论性引导中心方程时CMT中粒子轨道的整体行为没有定性差异，但相对论性和非相对论性粒子动力学之间存在一些系统的定量差异。