无碰撞正负电子对喷流在磁化电子—质子等离子体中的结构：沿流磁场

我们研究导向磁场对穿过静止无碰撞电子—质子等离子体的正负电子对喷流的形成与结构的影响。我们用 PIC 模拟建模一个温度为 400 keV、平均速度为 0.9c 的正负电子对云。该云穿过空间均匀、磁化且冷的静止环境电子—质子等离子体。其平均速度矢量与背景磁场对齐。喷流随时间形成。其外茧由喷流加速的环境等离子体组成，并通过厚度与喷流粒子热回旋半径相当的电子磁活塞与内茧分离。在原始环境等离子体与被喷流加速的等离子体之间，将在超出我们模拟时间一个数量级的时间尺度上形成超临界快磁声波激波。内茧是失去了定向流动能的正负电子对等离子体，同时扫出了背景磁场。一束电子与正电子沿喷流脊以初始速度运动。其电子在穿过喷流头时被减速，一些正电子被加速。后者沿磁场向上游逃逸，从而在喷流前方产生 MeV 正电子过剩。一些在电磁活塞形成时位于其后的质子被加速至 MeV 能量。