低 beta 等离子体中阿尔文波参数衰变的粒子模拟
等离子体物理
2023-06-02 v1 空间物理
摘要
我们利用一维全动力学模拟研究了低 beta 等离子体中平行传播的阿尔文波的参数衰变不稳定性。我们首次关注初始阿尔文波中储存的能量向粒子内能的转化，以及其在各粒子种类间的分配。我们表明，由泵波衰变为次级离子声波模式和反射阿尔文波所产生的可压缩涨落通过两种不同机制贡献于内能的增加。首先，离子声波模式非线性地导致质子俘获和质子相空间混合，这与先前基于混合模拟的工作一致。其次，在非线性阶段，快型可压缩前沿在反向阿尔文波的陡化边缘发展，导致沿磁场反向以阿尔文速度传播的质子束。我们发现参数衰变优先加热质子，质子以内能形式获得泵波能量约 50%。然而，我们发现电子也被加速，并通过获得泵波能量 10% 参与总能量平衡。通过考察参数衰变期间的能量分配与粒子加热，我们的结果有助于确定可压缩与动力学效应在太阳风波动驱动模型中的作用。
引用
@article{arxiv.2301.07646,
title = {Particle-in-cell simulations of Alfv\'en wave parametric decay in a low-beta plasma},
author = {C. A Gonzalez and Maria Elena Innocenti and Anna Tenerani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.07646},
year = {2023}
}