相对性多物种等离子体中的湍流与磁重联

传统上，相对性等离子体的仿真聚焦于受外部磁场及其由粒子电流产生的磁场影响下的两物种带电粒子混合物动力学。然而，围绕黑洞和中子星等致密天体附近的极端条件常由电子、质子和正电子的混合物构成，其动力学因质量差异的显著差异。我们报道了首个二维粒子-in-cell 仿真，探讨相对性湍流和磁重联于三物种等离子体中，变更电子、质子和正电子的相对丰度，同时采用真实质量比例实现前所未有的精确度。我们发现，湍流导致磁岛、电流层和 plasmoid 的形成。重联发生在这些结构之间，等离子体组成对决定重联位置数量及其能量转换效率起关键作用。特别是，随着质子比例增加，湍流的 very 小尺度特征被冲淡，而全球耗散效应被放大。最后，基于一种针对相对性多物种等离子体的新型欧姆定律推广，我们发现重联速率主要由正电子和电子压力张量发散相关的电场支配。这些结果为理解围绕黑洞和中子星等致密天体附近的湍流相对性等离子体中的耗散和粒子加速提供了新见解，可用于解释其高能辐射和现象学。