太阳耀斑等离子体条件下温度各向异性不稳定性对电子的随机加速

利用二维粒子在胞(PIC)等离子体模拟，我们研究了温度各向异性不稳定性对电子的加速，假设条件典型于太阳耀斑中环顶上方(ALT)源。我们通过在整个模拟时间内驱动各向异性增长（施加剪切或压缩等离子体速度，$T_{e,\perp}$ 和 $T_{e,\parallel}$ 分别为垂直于和平行于磁场的温度），来关注 $T_{e,\perp} > T_{e,\parallel}$ 不稳定性的长期效应。这种磁增长由于电子磁矩守恒使 $T_{e,\perp}/T_{e,\parallel}$ 增大，并将比值 $\omega_{ce}/\omega_{pe}$ 从 $\sim 0.53$ 放大到 $\sim 2$（$\omega_{ce}$ 和 $\omega_{pe}$ 分别为电子回旋频率与等离子体频率）。在 $\omega_{ce}/\omega_{pe}\lesssim 1.2-1.7$ 区间，不稳定性由倾斜准静电(OQES)模主导，加速效率低下。当 $\omega_{ce}/\omega_{pe}$ 增长至 $\omega_{ce}/\omega_{pe}\gtrsim 1.2-1.7$ 时，电子被不稳定的平行电磁 z(PEMZ)模提供的非弹性散射高效加速。在 $\omega_{ce}/\omega_{pe}$ 达到 $\sim 2$ 后，电子能谱显示出非热尾，其在剪切与压缩情形间存在差异。剪切情形下，尾部类似指数 $\alpha_s \sim$ 2.9 的幂律外加可达 $\sim 300$ keV 的高能隆起。压缩运行中，$\alpha_s \sim$ 3.7 且在 $\sim 500$ keV 以上有谱断裂。此差异可由两类模拟中不同的温度演化解释，表明各向异性驱动类型、$\omega_{ce}/\omega_{pe}$ 与电子温度在加速效率中起着关键作用。