ABC 场中磁耗散与粒子加速的标度律

利用电子-正电子对等离子体的粒子模拟（PIC）数值模拟，我们研究了在二维（2D）‘Arnold-Beltrami-Childress’（ABC）磁场构型中，磁耗散和粒子加速的效率如何随初始相干长度 $\lambda_0$ 相对于系统尺寸 $L$ 标度。早期在相对论无力（FF）模拟中确定的 2D 系统中磁螺度分布上的拓扑约束，阻止高 $(L/\lambda_0)$ 构型达到 Taylor 态，将磁耗散效率限制在约 $\epsilon_{\rm diss} \simeq 60\%$。我们发现电能峰值增长时间尺度 $\tau_{\rm E,peak}$ 随初始 Alfven 速度特征值 $\beta_{\rm A,ini}$ 标度如 $\tau_{\rm E,peak} \propto (\lambda_0/L)\beta_{\rm A,ini}^{-3}$。粒子能量变化被分解为非热部分和热部分，其中非热能量增益仅在初始高磁化度时占主导。对粒子分布的非热高能部分最稳健的描述是：幂律指数是初始磁能份额的线性函数。