相对论磁重联中的Stern--Gerlach自旋排序

我们引入了Stern--Gerlach(SG)自旋动力学控制参数用于磁重联。全投影分支参数$\Xi_0=<Z>/r_L$比较SG跨片面位移在扩散区域遍历期间积累的量与相对论洛伦兹半径之比。对于 ensemble 或部分参与的 population，相关有效参数为$\Xi_{\rm Eff}=P_{eff}\Xi _0$，其中$P_{eff}$表示存活分支权重或有效自旋/矩投影。评估$\Xi_{\rm Eff}$跨代表性空间和天体物理环境揭示，SG在磁尾、日冕、活性星系(AGN)/blazar喷流和脉冲星风 nebulae中几乎可忽略，但在 magnetar 电流层和极端 near magnetar 表面转为过渡到强。我们进一步表明，使用电子-正电子粒子-in-cell模拟，SG力将粒子按磁矩投影排序到Harris电流层的相对侧，而不显著改变测试范围内的全局重联速率。这确定了magnetar为强field spin-kinetic重联($\Xi_{\rm eff}\gg 1$)的最清晰天然靶标(近表面)；在外部magnetosphere中为过渡式；而在我们考虑的所有日heliophysics和喷流环境中，SG transport安全可忽略($\Xi_{\rm eff}\ll 1$)，并提供了评估SG物理何时相关的可验证框架。