平行非相对论激波处高效电子加速的机制

热电子无法直接参与电子-离子激波处的扩散加速过程，因为它们的Larmor半径小于激波过渡宽度：这是众所周知的扩散激波加速的电子注入问题。相反，必须存在一个高效的预加速过程，在远小于离子回转半径的尺度上将电子散射离开电磁涨落。最近发现的中间尺度不稳定性为在平行激波中产生此类涨落提供了一种自然途径。该不稳定性在激波波前驱动（随上游等离子体共动的）离子回旋波，且仅在漂移速度小于电子Alfvén速度一半时才起作用。在此，我们使用SHARP代码进行粒子模拟，以研究这种不稳定性对平行非相对论电子-离子激波处电子加速的影响。为此，我们将一个预期中间尺度不稳定性会增长的激波模拟与抑制该不稳定性的模拟进行了比较。具体而言，具有足够大的Alfvén Mach数以猝灭中间不稳定性的模拟显示出电子加速效率的大幅降低（降低两个数量级）。此外，采用降低的离子与电子质量比（其中中间不稳定性也被抑制）的模拟不仅人为地阻碍了电子加速，还导致在下游和激波过渡区产生错误的电子和离子加热。这一发现为从等离子体物理角度理解电子的扩散激波加速开辟了一条有前景的途径，这必然要求在无碰撞电子-离子激波模拟中使用真实的质量比。