相对论湍流中电流与涡量结构的统计

湍流级联产生的相干结构在能量耗散和粒子加速中起关键作用。在本工作中，我们通过训练自组织映射来识别这些结构，在 3D 粒子网格模拟中研究了正反粒子等离子体中衰减相对论湍流中的电流片和涡量片。随后我们进行了广泛的统计分析以揭示其几何和结构特性。该分析系统地应用于一系列磁化强度（$\sigma$）和涨落对平均磁场强度比（$\delta B_0/B_0$），以评估这些参数如何影响所产生的结构。我们发现结构的几何性质在其概率密度函数（PDF）中呈现幂律分布，唯独结构宽度通常呈现峰值在约 2 个电子 skin 深度处的指数分布。测量结果对 $\sigma$ 依赖较弱，但对 $\delta B_0/B_0$ 依赖较强。最后，我们研究了电流片与涡量片之间的空间关系。我们发现大多数电流片直接与至少一个涡量片邻居相关联，且通常位于两个涡量片之间。这些发现为理解相对论磁化湍流中相干结构的形成和组织提供了详细的统计框架，可将其纳入更新的理论模型，用于基于结构的能量耗散和粒子加速过程，这对解释高能天体物理观测至关重要。