碰撞激光产生磁化等离子体泡中磁重联的 regimes

我们利用粒子在胞模拟，对近期碰撞磁化激光产生等离子体实验相关的驱动磁重联进行了多参数研究。通过改变背景等离子体密度、等离子体电阻率和等离子体泡几何结构，二维模拟展示了丰富的重联行为，并揭示了磁重联与系统整体流体动力学演化之间的耦合。我们考虑了两种情形：一是两个径向膨胀泡之间的碰撞，其中重联由预先存在的 X 点引发；二是准一维几何中两个流的碰撞，其初始场反平行，重联必须由撕裂不稳定性启动。在这两种几何中，在低碰撞率与低背景密度的基准情形下，电流片被强烈压缩至离子惯性深度尺度以下，并导致快速的、多等离子体团重联。增大等离子体电阻率，我们观察到在 Lundquist 数小于约 $S \sim 10^3$ 时重联的碰撞性减慢以及等离子体团不稳定性的稳定化。其次，增大背景等离子体密度会改变等离子体的可压缩性，并且即使在不碰撞 regime 下，也会通过阻止电流片变薄至离子惯性深度尺度而减慢甚至阻止重联。这些结果对理解近期与未来的实验具有意义，并讨论了用于这些实验的质子射线照相诊断的这些过程的信号。