Particle acceleration in relativistic collisionless shocks: Fermi process at last?
我们提出的证据表明，在非磁化等离子体中传播的相对论冲击可以自洽地加速粒子。我们利用二维粒子模拟方法研究了非磁化对等离子体中的激波结构。这种激波下游的粒子谱由两部分组成：一部分是相对论性麦克斯韦，其特征温度由气流上游的动能决定;另一部分是高能尾，其能量大于热峰的100倍。这个尾部最适合作为指数为-2.4+-0.1的能量幂律，并通过指数截止进行修改。随着模拟时间的推移，截止值向更高的能量移动，留下更大的幂律范围。尾部的颗粒数量约为下游种群的1%，它们携带下游约10%的动能。通过对粒子在尾流中运动轨迹的研究，我们发现粒子在由韦伯不稳定性产生的磁场中的上游和下游区域之间弹跳时会产生能量增益。我们将该机制与一阶费米加速机制进行了比较，并对激波加速过程的效率设定了一个下限。
2008-02-24 astro-ph
GRB Phenomenology, Shock Dynamo, and the First Magnetic Fields
一个相对论性的无碰撞冲击波传播到非磁化介质后会留下一个强大的大尺度磁场。这似乎遵循两个假设：（i）伽玛射线暴余辉是由相对论激波的同步辐射解释的，（ii）磁场不能只存在于微观尺度上，它会通过相空间混合衰减。假设（i）是普遍接受的，因为一个明显的成功的伽玛暴余辉的冲击同步加速器的唯象模型。假设（ii）在这项工作中证实了低维数值模拟。人们可以假设，相对论激波速度对于磁场的产生并不是必不可少的，并且所有传播到非磁化介质中的无碰撞激波都会产生强大的大尺度磁场。如果这个假设是正确的，那么第一个宇宙磁场可能是在第一个维里化物体的冲击中产生的。
2001-07-05 astro-ph
Steady-State Electrostatic Layers from Weibel Instability in Relativistic Collisionless Shocks
人们普遍认为，横向韦伯不稳定性的非线性发展中产生的磁场在非磁化的无碰撞激波中提供了有效的碰撞性。最近，广泛的二维和三维模拟提高了我们对碰撞等离子体壳层中不稳定性的增长和饱和的理解。然而，激波过渡层的稳态结构仍然知之甚少。我们使用基本的物理考虑和数量级的参数来研究相对论性非磁化无碰撞对等离子体冲击的稳态结构。冲击波包含一个静电层，这是由固定的、磁聚焦的电流细丝形成的。细丝形成于上游冷等离子体和逆流热等离子体相互渗透的地方。灯丝不完全是中性的，并且存在强的静电场。大多数下游颗粒不能穿过该层进入上游，因为它们被静电场捕获。我们确定的关键位置在冲击过渡层的电磁场不再是静态的。在这个位置，灯丝中的电荷分离度达到最大值，灯丝内部的电流接近阿尔文极限，并且相空间分布函数开始各向同性。我们认为，电流丝的半径上游的临界位置是上游等离子体趋肤深度的两倍左右。最后，我们表明，一些下游的粒子穿过静电层，并提前到震前介质的冲击，而不会造成不稳定。这些粒子可能在粒子加速中起重要作用。
2005-07-25 astro-ph
Long Term Evolution of Magnetic Turbulence in Relativistic Collisionless Shocks: Electron-Positron Plasmas
研究了初始未磁化的无碰撞相对论$e^+e^-$激波产生的磁场的长期演化。我们的二维粒子在细胞的数值模拟表明，下游这样的韦伯介导的冲击，粒子分布接近各向同性，相对论麦克斯韦，和磁湍流是高度间歇性的空间，与非传播磁场形成相对孤立的区域与横向尺寸$\sim 10-20$趋肤深度。这些结构的振幅衰减，几乎没有下游合并的迹象。这些磁场开始于激波过渡中上游动能的磁能密度$\sim (0.1-0.2)$，但快速的下游衰减使磁场的值小得多，低于$10^3$趋肤深度后的均分$10^{-3}$。在试图构建一个理论，以下领域衰减到这些较小的值，我们探索的假设，所观察到的阻尼是一个变种的朗道阻尼在未磁化等离子体。该模型是基于下游的小值磁能密度，这表明，粒子轨道只有弱扰动的直线运动，如果湍流是均匀的。利用线性动力学理论应用于各向同性，相对论麦克斯韦等离子体中的电磁场，我们找到了一个简单的解析形式的阻尼率，$γ_k$，在二维和三维的小振幅，亚光电磁场。我们发现，由于载流粒子$(ω_p t)^{-q}$与$q \sim 1$的相混合，磁能确实阻尼。（节略）
2007-10-19 astro-ph
The Influence of an Ambient Magnetic Field on Relativistic Collisionless Plasma Shocks
一般来说，从伽马射线暴、超新星和相对论性喷流中流出的等离子体通过无碰撞激波与周围介质相互作用。人们对这种冲击的微观物理学仍然知之甚少，这可能会给观测结果的解释带来不确定性。现在已经确定的是，韦伯双流不稳定性能够在射流和周围等离子体之间的过渡区产生强电磁场。然而，无碰撞冲击的参数空间是巨大的，仍然是未开发的。在这封信中，我们专注于如何环境磁场影响电子韦伯不稳定性和相关的冲击的演变。使用粒子在细胞的代码，我们已经进行了三维数值实验，这样的冲击。我们比较模拟，其中射流被注入到一个未磁化的等离子体与模拟，其中射流被注入到一个等离子体与周围的磁场平行和垂直的射流。我们发现存在一个磁场强度的阈值，低于该阈值，韦伯双流不稳定性占主导地位，我们注意到，星际介质的磁场强度远低于这个值。在平行于喷流的强磁场的情况下，韦伯不稳定性被淬灭。在强垂直的情况下，环境和射流电子强烈加速，因为偏转的射流电子和偏转较少的射流离子之间的电荷分离。此外，电磁拓扑结构变得高度非线性和复杂的反平行场配置的出现。
2005-04-25 astro-ph
Particle Acceleration and Magnetic Field Generation in Electron-Positron Relativistic Shocks
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman，Weibel和其他双流不稳定性）在无碰撞冲击中产生，负责粒子（电子，正电子和离子）加速。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，研究了在初始磁场存在和不存在的情况下，相对论正负电子喷注前沿传播到环境正负电子等离子体中的粒子加速问题.我们发现，在没有环境和适度的环境磁场的结果有很小的差异。新的模拟表明，在无碰撞冲击波阵面中产生的韦伯不稳定性加速了垂直和平行于射流传播方向的射流和周围的颗粒。此外，在电子-正电子冲击中的密度，电流，电场和磁场的非线性波动幅度大于在电子-离子冲击中发现的那些在以前的文件中研究在可比的模拟时间。这是因为电子和正电子都有助于产生韦伯不稳定性。此外，我们进行了模拟不同的电子趋肤深度。我们发现，生长时间的规模与等离子体频率成反比，和由韦伯不稳定规模的电子趋肤深度成正比的结构的大小。这是预期的结果，表明模拟具有足够的网格分辨率。模拟结果表明，韦伯不稳定性是负责产生和放大的非均匀，小规模的磁场，有助于电子（正电子）的横向偏转后的射流头。
2004-12-10 astro-ph
Particle Acceleration, Magnetic Field Generation, and Associated Emission in Collisionless Relativistic Jets
从包含相对论喷流和激波的天体物理系统观测到的非热辐射，例如，活动星系核（AGN）、伽马射线暴（GRB）和银河系微类星体系统通常具有幂律发射光谱。最近使用注入的相对论电子-离子（正负电子）射流的PIC模拟表明，加速发生在下游射流。激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman不稳定性，其他两个流不稳定性，和韦伯不稳定性）中创建的冲击负责粒子（电子，正电子，和离子）加速。模拟结果表明，韦伯不稳定性是负责产生和放大高度不均匀，小尺度磁场。这些磁场有助于电子在喷射头后面的横向偏转。来自偏转电子的"抖动“辐射与同步辐射具有不同的性质，同步辐射假定有均匀的磁场。这种抖动辐射对于理解伽马射线暴、相对论喷流和超新星遗迹中复杂的时间演化和/或光谱结构可能是重要的。
2008-02-13 astro-ph
Oblique Ion Two-Stream Instability in the Foot Region of a Collisionless Shock
采用二维线性分析和静电粒子模拟方法研究了高马赫数垂直激波根部无碰撞等离子体的静电行为。模拟是双周期的，并作为脚的情况的代理。对具有反射质子束的较冷非磁化等离子体的线性分析表明，倾斜传播的Buneman不稳定性被强烈激发。我们还发现，当电子温度远高于质子温度时，最不稳定的模式是高度倾斜传播的离子双流不稳定性，通过背景质子和束质子的离子等离子体振荡之间的共振激发，而不是离子声学不稳定性，这是占主导地位的平行传播。为了研究离子双流不稳定性的非线性行为，我们对初始态满足Buneman不稳定性条件的激波足区进行了PIC模拟。在第一阶段，静电波通过布尼曼不稳定性二维增长以加热电子。在第二阶段，高度倾斜的离子双流不稳定性增长，主要加热离子。这一结果与以前基于一维模拟的研究相反，因为离子声不稳定性进一步加热电子。这一结果表明，考虑离子双流不稳定性与激波法线的高度倾斜传播，可以解决超新星遗迹中激波电子过热问题，多维分析对理解激波中粒子加热和加速过程至关重要。
2008-08-23 astro-ph
Relativistic Shocks: Particle Acceleration and Magnetic Field Generation, and Emission
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman，Weibel和其他双流不稳定性）在无碰撞冲击中产生，负责粒子（电子，正电子和离子）加速。使用3-D相对论电磁粒子（REMP）的代码，我们已经调查了粒子加速与相对论性喷流前传播到周围的等离子体有和没有初始磁场。模拟结果表明，在无碰撞冲击波阵面中产生的韦伯不稳定性加速了射流和周围的粒子垂直和平行于射流传播方向。电子-正电子冲击波中密度、电流、电场和磁场的非线性波动幅度均大于相同模拟时间下的电子-离子冲击波。这是因为电子和正电子都有助于产生韦伯不稳定性。模拟结果表明，韦伯不稳定性是产生和放大非均匀、小尺度（主要是横向）磁场的主要原因，该磁场对电子（正电子）在射流头后的横向偏转起作用。与同步辐射相反，这种小尺度磁场结构适合于从偏转电子（正电子）产生"抖动“辐射。
2004-10-07 astro-ph
Acceleration Mechanics in Relativistic Shocks by the Weibel Instability
等离子体不稳定性（例如，Buneman、Weibel和其他双流不稳定性）可能是粒子（电子、正电子和离子）加速的原因。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，我们研究了相对论电子-离子或电子-正电子喷流前沿传播到非磁化环境电子-离子或电子-正电子等离子体中的长期粒子加速。这些模拟已经进行了更长的模拟系统比我们以前的模拟，以调查的非线性阶段的韦伯不稳定性和粒子加速机制。由韦伯不稳定性产生的电流通道被环形磁场和径向电场包围。该径向电场是准静态的，并且加速粒子，然后粒子被磁场偏转。
2006-01-11 astro-ph
Simulations of relativistic collisionless shocks: shock structure and particle acceleration
本文讨论了用PIC方法对正负电子对等离子体中相对论性无碰撞激波的三维模拟。激波结构主要受激波磁化强度（“sigma”参数）控制。我们演示了如何作为垂直冲击的函数的sigma的冲击的结构变化。在低磁化的冲击是介导的主要由韦伯不稳定性，产生瞬态磁场，可以超过初始字段。在较大的磁化强度下，激波主要由磁反射控制。我们证明了过渡发生的地方，并认为这是不可能有很低的磁化碰撞冲击的性质（在一个以上的空间维度）。我们进一步讨论了这些冲击的加速特性，并表明，较高的磁化垂直冲击不有效地加速非热粒子在3D。在其他天体物理学应用中，这可能会对伽马射线暴和脉冲星风外流的结构和成分造成限制。
2006-03-09 astro-ph
Time-dependence in Relativistic Collisionless Shocks: Theory of the Variable "Wisps" in the Crab Nebula
我们描述的结果与时间相关的数值模拟的碰撞反向冲击终止脉冲星风在蟹状星云。我们把上游的相对论风作为嵌入在环形磁场中的离子和电子-正电子等离子体组成，从脉冲星沿旋转赤道周围的扇区径向向外流动。电子-正电子对中领先激波下游离子回旋轨道的相对论回旋不稳定性发射向外传播的磁声波。由于新鲜的离子供应穿过冲击，这个时间依赖的过程实现了极限环，其中波以离子拉莫尔时间的数量级的周期性发射。在磁场和对密度与这些波，以及它们的传播速度，半定量地再现的行为，在最近的观测中获得的哈勃太空望远镜和钱德拉X射线天文台所描述的环和环的功能。通过选择离子轨道的参数来拟合小束的空间分离，我们预测了与数据一致的小束的时间变化周期。当与非热加速机制相结合时，磁场中的压缩和与光学结构相关的等离子体密度自然地解释了蟹状星云中X射线特征的位置。本文还讨论了脉冲星风赤道电流片中高能离子的起源和加速问题。
2004-02-05 astro-ph
Inductive and Electrostatic Acceleration in Relativistic Jet-Plasma Interactions
本文报道了在相对论性喷流-等离子体相互作用的数值模拟中观察到的快速粒子加速现象，并讨论了其内在机制。利用三维电磁粒子模拟程序研究了电荷中性、窄电子-正电子喷流在非磁化电子-离子等离子体中的传播动力学。这种相互作用激发了磁致伸缩和静电等离子体不稳定性。在某些情况下，感应和静电产生的纵向电场达到了冷等离子体破波极限，约一半的正电子的纵向动量增加了50%，最大增益超过2倍，在模拟期间。粒子加速通过这些机制发生时，满足韦伯不稳定性的标准。
2006-03-30 astro-ph
Particle Acceleration, Magnetic Field Generation, and Emission in Relativistic Shocks
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman，Weibel和其他双流不稳定性）在无碰撞冲击中产生，负责粒子（电子，正电子和离子）加速。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，研究了相对论性喷流前沿传播到环境等离子体中的粒子加速。我们发现，在没有环境和适度的环境磁场的结果有很小的差异。模拟结果表明，在无碰撞冲击波阵面中产生的韦伯不稳定性加速了射流和周围的粒子垂直和平行于射流传播方向。由韦伯不稳定性产生的小尺度磁场结构适合于从偏转电子（正电子）产生“抖动”辐射，而不是同步辐射。小尺度磁场结构产生的抖动辐射对于理解伽马射线暴或其他包含相对论喷流和相对论无碰撞激波的天体物理源中观测到的复杂时间结构和光谱演化可能是重要的。
2005-01-04 astro-ph
Lepton Acceleration by Relativistic Collisionless Magnetic Reconnection
本文计算了磁$X-$点附近无碰撞相对论性正负电子气体的自洽平衡。对于所考虑的条件，有关河外喷流，我们发现轻子加速到洛伦兹因子$Γ_0 = κe B_0L {\cal E}^2 /mc^2 \gg 1$，其中$B_0$是典型的磁场强度，${\cal E}\equiv E_0/B_0$，与$E_0$的重联电场，$L$是磁场的长度尺度，和$κ\approx 12$。加速是由于在$X-$点周围的区域中电场对磁场的支配。对于$γ\lesssim Γ_0$，加速轻子的分布函数近似为$dn/dγ\propto γ^{-1}$.由于$Γ_0$值和/或辐射损失的分布，表观分布函数可能比$γ^{-1}$更陡。自洽的平衡，发现只有血浆流入率的$X-$点小于一个临界值。
2002-10-01 astro-ph
Compton Scattering, Pair Annihilation and Pair Production in a Plasma
真空中光子四个动量的平方为零。然而，在未磁化的等离子体中，它等于等离子体频率的平方。此外，在等离子体中修改电子-光子耦合顶点以包括等离子体介质的效应。计算了等离子体中康普顿散射、正负电子对湮灭和产生这三个过程的截面。在高等离子体密度下，发现截面发生显著变化。如此高的等离子体密度存在于几个天体物理源中。
1999-11-09 astro-ph
Weibel Instability Driven by Relativistic Pair Jets: Particle Acceleration, Magnetic Field Generation, and Emission
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman，Weibel和其他双流不稳定性）在无碰撞冲击中产生，负责粒子（电子，正电子和离子）加速。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，研究了相对论性喷流前沿传播到环境等离子体中的粒子加速。我们发现电子-正电子喷注中的韦伯不稳定性的增长时间不受（电子-正电子或电子-离子）环境等离子体的影响。然而，在电子-离子环境等离子体中产生的局部磁场的幅度明显大于在电子-正电子环境等离子体中产生的局部磁场的幅度。
2005-03-23 astro-ph
Particle Acceleration and Radiation associated with Magnetic Field Generation from Relativistic Collisionless Shocks
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman不稳定性、双流不稳定性和Weibel不稳定性）是粒子（电子、正电子和离子）加速的原因。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，研究了在有和无初始磁场的环境等离子体中传播的相对论性喷流前沿的粒子加速。我们发现，在没有环境和弱环境磁场之间的结果只有很小的差异。模拟结果表明，在无碰撞冲击波阵面中产生的韦伯不稳定性加速了垂直和平行于射流传播方向的粒子。模拟结果表明，这种不稳定性是负责产生和放大高度不均匀，小尺度磁场，这有助于电子的横向偏转后面的射流头。来自偏转电子的"抖动“辐射与在均匀磁场中计算的同步辐射具有不同的性质。这种抖动辐射对于理解伽马射线暴、相对论喷流和超新星遗迹中复杂的时间演化和/或光谱结构可能是重要的。
2003-12-03 astro-ph
Steady-state structure of relativistic collisionless shocks
我们解析地研究了无碰撞等离子体中相对论激波和孤立波解的结构。在波的参考系中，冷等离子体从一端流动并撞击低速等离子体。首先，我们表明，在天体物理条件下，一个冷的电子-正电子等离子体是不稳定的两个流之间的接口不稳定这些地区。这种不稳定性会迅速加热流入的冷等离子体，其时间尺度与等离子体频率的倒数相当。然后，我们推导出与时间无关的方程来描述所产生的热态的对等离子体，并描述的条件下，空间均匀的解决方案是唯一的稳定的解决方案后冲击条件。我们还研究了由冷质子和热电子组成的等离子体，并表明空间均匀解也是唯一稳定的解。我们的状态的冲击跳跃条件，连接一个冷的，电子质子等离子体的热电子质子等离子体。在所有这些模型中，明显的一般特征是等离子体的初始定向动能几乎完全转化为热量。磁场起着催化剂的作用，可以诱导等离子体的不稳定性，但我们的解决方案表明，宏观场只得到放大的一个因素约为3的冲击帧。
2000-12-01 astro-ph
Particle Energization in an Expanding Magnetized Relativistic Plasma
利用2-1/2维粒子模拟程序模拟了磁化无碰撞等离子体向真空中的相对论膨胀，提出了一种新的机制，即磁能有效地转化为表面粒子的定向动能.我们研究了电子-正电子和电子-离子（mi/me=100，me是电子静止质量）等离子体的这种机制。对于电子-正电子的情况，电子对可以被加速到超相对论能量。对于电子-离子等离子体，大部分能量增益都流向了离子。
2003-01-16 astro-ph
Development of a Turbulent Outflow During Electron-Positron Magnetic Reconnection
电子-正电子（对）等离子体中两种物质之间的质量对称性对于无碰撞的磁重联具有有趣的后果，因为在支持电子-质子等离子体中快速重联中起关键作用的霍尔项消失了。我们进行动力学模拟的对重联在不同大小的系统，表明它仍然是快速的，并确定为什么会发生这种情况。对于足够大的系统，一个韦伯式的温度各向异性的不稳定性发展的流出从X点，导致当前层扩大，并形成一个Petschek式的开放流出。我们讨论的参数制度，对重联应该是快速的天体物理对等离子体的影响。
2008-03-24 astro-ph physics.plasm-ph
Particle acceleration, magnetic field generation, and emission in relativistic pair jets
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman，Weibel和其他双流不稳定性）在无碰撞冲击中产生，负责粒子（电子，正电子和离子）加速。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，研究了相对论性喷流前沿传播到环境等离子体中的粒子加速。我们发现，韦伯不稳定性的增长时间与射流的洛伦兹因子成正比。模拟结果表明，在无碰撞冲击波阵面中产生的韦伯不稳定性加速了射流和周围的粒子垂直和平行于射流传播方向。
2005-02-16 astro-ph
Understanding the saturation of proton-driven Weibel instabilities and implications for astrophysics
在小$α$极限下，推导了离子温度各向异性驱动的韦伯不稳定性的线性增长率和磁场饱和度，定义为$α=(T_\perp/T_\parallel)-1$，其中$T_\perp$和$T_\parallel$分别为垂直和平行于波矢的离子温度.结果表明，饱和磁能与初始离子能量的比例缩放为电子与离子质量比的四次方，$m/M$，与$α\leq M/m$的初始非磁化等离子体。粒子在细胞模拟确认的质量缩放，也表明，电子能量增益是相同的数量级的磁场能量。这意味着韦伯不稳定性不能提供一个比库仑更快的无碰撞机制来平衡离子-电子等离子体，离子最初比电子热得多，这是低光度天体物理吸积流的关键组成部分。本文的结果还表明，在无碰撞激波磁场产生研究中所用的大$α$极限公式，只有在$α\geq M/m$的情况下才是有效的。
2006-12-05 astro-ph physics.plasm-ph
Collective Modes in Neutrino `Beam' Electron-Positron Plasma Interactions
从耦合狄拉克方程出发，考虑带电和中性弱电流-电流以及电磁相互作用，导出了无碰撞（Vlasov）极限下的半经典中微子-电子输运方程.导出了相应的线性响应理论。特别是，我们计算各种束等离子体的几何形状，这是感兴趣的超新星的情况下的响应函数。我们将其应用到等离子体激元的研究和一类新的集体{ \it pharon}共振模式，其特征在于$ω< q$。我们发现，不稳定模式的增长率对应于一个强烈的温度（$\propto T_ν^2T_e^3$）和线性动量依赖的e折叠长度约$10^{10}$公里的典型条件下的II型超新星。这似乎排除了这种长波长集体模式作为将中微子能量沉积到等离子体球中的有效手段。
2001-03-06 astro-ph hep-ph
Radiation from relativistic jets
从包含相对论喷流和激波的天体物理系统观测到的非热辐射，例如，伽马射线暴（GRB）、活动星系核（AGN）和银河系微类星体系统通常具有幂律发射谱。最近的PIC模拟的相对论电子-离子（电子-正电子）喷注到一个固定的介质中显示，粒子加速发生在下游射流。在相对论喷流存在的情况下，不稳定性，如布尼曼不稳定性，其他两个流不稳定性，和韦伯不稳定性产生无碰撞冲击，这是负责粒子（电子，正电子和离子）加速。模拟结果表明，韦伯不稳定性是负责产生和放大高度不均匀，小尺度磁场。这些磁场有助于电子在喷射头后面的横向偏转。小尺度磁场中偏转电子的"抖动“辐射与均匀磁场中计算的同步辐射具有不同的性质。这种抖动辐射是扩散同步辐射的一种，对于理解伽马射线暴、相对论喷流和超新星遗迹中复杂的时间演化和/或光谱结构可能很重要。
2008-08-27 astro-ph
Relativistic Particle-In-Cell Simulation Studies of Prompt and Early Afterglows from GRBs
从包含相对论喷流和激波的天体物理系统，如伽马射线暴（GRB）、活动星系核（AGN）和微类星体中观测到的非热辐射通常呈现幂律发射谱。最近的PIC模拟的相对论电子-离子（或电子-正电子）射流注入到一个固定的介质中显示，粒子加速发生在下游射流。在无碰撞的相对论激波中，粒子（电子、正电子和离子）的加速是由于在激波区域中产生的等离子体波及其相关的不稳定性（例如韦伯不稳定性）。模拟结果表明，韦伯不稳定性是造成和放大高度不均匀的小尺度磁场的原因。这些场有助于电子在喷射头后面的横向偏转。与假定有均匀磁场的同步辐射相比，偏转电子产生的"抖动“辐射具有不同的性质。抖动辐射对于理解伽马射线暴、相对论喷流和超新星遗迹中复杂的时间演化和/或光谱可能是重要的。
2008-02-18 astro-ph
New Relativistic Particle-In-Cell Simulation Studies of Prompt and Early Afterglows from GRBs
从包含相对论喷流和激波的天体物理系统观测到的非热辐射，例如，伽马射线暴（GRB）、活动星系核（AGN）和微类星体通常呈现幂律发射光谱。最近的PIC模拟的相对论电子-离子（或电子-正电子）射流注入到一个固定的介质中显示，粒子加速发生在下游射流。在无碰撞的相对论冲击中，粒子（电子、正电子和离子）加速是由于等离子体波及其相关的不稳定性（例如，在激波区域中产生的韦伯（Weibel）不稳定性）。模拟结果表明，韦伯不稳定性是负责产生和放大高度不均匀，小尺度磁场。这些场有助于电子在喷射头后面的横向偏转。由偏转的电子产生的“抖动”辐射与假定有均匀磁场的同步辐射相比具有不同的性质。抖动辐射对于理解伽马射线暴、相对论性喷流和超新星遗迹中复杂的时间演化和/或光谱可能是重要的。
2008-10-15 astro-ph
Neutrino-electron processes in a strongly magnetized thermal plasma
基于有限温度场论，提出了一种计算强磁场中中微子-电子相互作用速率的新方法。利用这种方法，我们精确地计算了等离子体中所有最低阶中微子-电子相互作用的速率，其中考虑了磁场对电子态的影响。作为使用这种技术的一个例子，我们明确地计算了中微子和反中微子在高度磁化的等离子体中湮灭的速率，并将其与非磁化等离子体中的速率进行比较。能量沉积的最重要的通道是中微子-反中微子对在等离子体中的电子或正电子上的旋磁吸收（$ν\barν e^\pm\leftrightarrow e^\pm$）。结果表明，当磁场强度达到某一临界值时，湮灭速率随磁场强度的增加而增加，该临界值与入射中微子能量和等离子体环境温度有关。结果还表明，湮灭率强烈依赖于入射粒子与磁场方向之间的角度。如果足够强的磁场存在于II型超新星核心周围的区域或伽马射线暴的中心引擎中，这些过程将导致比非磁化介质更有效的等离子体加热机制，而且，本质上是各向异性的。
2000-11-15 astro-ph hep-ph nucl-th
Particle acceleration in electron-ion jets
无碰撞冲击中产生的韦伯不稳定性是粒子（电子、正电子和离子）加速的原因。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，采用较长的模拟系统，研究了相对论电子-离子喷注前沿在无初始磁场的环境等离子体中传播时的粒子加速过程，以探讨韦伯不稳定性的非线性阶段及其加速机制.由韦伯不稳定性产生的电流通道感应径向电场。沿射流传播方向，坡印廷矢量的z分量（E x B）在大范围内变为正值。这导致喷射电子沿着射流加速。特别地，由离子韦伯不稳定性产生的大尺度电流通道的E x B漂移在平行和垂直方向上有效地加速电子。
2005-09-20 astro-ph
Particle Acceleration in Relativistic Jets due to Weibel Instability
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman不稳定性、双流不稳定性和Weibel不稳定性）是粒子（电子、正电子和离子）加速的原因。使用3-D相对论性电磁粒子（REMP）代码，我们研究了在有和没有初始磁场的情况下，与通过环境等离子体传播的相对论性喷流前沿相关的粒子加速。我们发现，在没有环境和弱环境磁场之间的结果只有很小的差异。模拟结果表明，在无碰撞冲击波阵面中产生的韦伯不稳定性加速了垂直和平行于射流传播方向的粒子。虽然一些费米加速可能发生在喷流前沿，但大多数电子加速发生在喷流前沿后面，不能被表征为费米加速。模拟结果表明，这种不稳定性是负责产生和放大高度不均匀，小尺度磁场，这有助于电子的横向偏转后面的射流头。来自偏转电子的"抖动“辐射（Medvedev 2000）与在均匀磁场中计算的同步辐射具有不同的性质。这种抖动辐射对于理解伽马射线暴、相对论喷流和超新星遗迹中复杂的时间演化和/或光谱结构可能是重要的。
2003-06-04 astro-ph
