实验室中碰撞亚临界无碰撞激波里的粒子能量增益研究
等离子体物理
2022-09-21 v1
摘要
碰撞无碰撞激波出现在多种天体物理现象中，并被认为是宇宙中粒子加速的可能来源。为研究该现象的详细动力学，我们进行了一项专门的实验室实验。我们在 LULI2000 激光装置上用 100 J、1 ns 激光束辐照两个特氟龙 (CF) 靶，产生了两束逆向流动的亚临界磁化无碰撞激波。等离子体流之间的相互作用区预先填充了低密度背景氢等离子体，并由外加均匀磁场初始化，磁场垂直于激波。我们在此报告超临界激波形成期间、向亚临界转变期间以及最终互穿期间的等离子体密度与温度测量。我们还通过流体动力学模拟对系统的宏观演化进行了建模，并通过粒子在胞模拟 (Particle-In-Cell) 对相互作用中的微观物理进行了建模。主要目标是理解第二激波对粒子能量增益的影响。我们发现，在存在两个激波时，环境离子达到的能量约为单激波所得能量的 1.5 倍。第二激波的下游区以及两激波共有的下游区都在不同的能量增益中起作用：事实上，这两个区域中垂直电场的特征使得某些粒子能够持续被加速或避免被减速。
引用
@article{arxiv.2202.03465,
title = {Particle energization in colliding subcritical collisionless shocks investigated in the laboratory},
author = {A. Fazzini and W. Yao and K. Burdonov and J. Béard and S. N. Chen and A. Ciardi and E. d'Humières and R. Diab and E. D. Filippov and S. Kisyov and V. Lelasseux and M. Miceli and Q. Moreno and S. Orlando and S. Pikuz and X. Ribeyre and M. Starodubtsev and R. Zemskov and J. Fuchs},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.03465},
year = {2022}
}