相对论等离子体中的磁湍流能谱

我们给出具有强背景磁场的磁主导无碰撞相对论等离子体中强 Alfvén 湍流的现象学与数值研究。与非相对论情形相反，此类湍流的能量包含在磁涨落和电涨落中。我们认为这种湍流类似于准中性被破坏 regime 下强磁化非相对论等离子体中的湍流。我们对相对论对等离子体中湍流的 2D 粒子-in-cell 数值模拟发现，总能量的能谱标度为 $k^{-3/2}$，而磁能与电能之差（即所谓残余能量）的标度为 $k^{-2.4}$。尺度 $\ell$ 处的电涨落与磁涨落表现出动态对齐，其对齐角标度接近于 $\cos\phi_\ell\propto \ell^{1/4}$。在小于（相对论）等离子体惯性尺度的尺度上，相对论惯性 Alfvén 湍流的能谱变陡至 $k^{-3.5}$。