The impact of astrophysical dust grains on the confinement of cosmic rays
我们认为，带电尘埃颗粒可以显着影响银河系宇宙射线的约束和运输。对于亚GeV到~ 1000 GeV的宇宙射线，小尺度平行阿尔文波通过回旋共振相互作用使宇宙射线各向同性，也与带电粒子发生回旋共振。如果尘埃几乎是静止的，就像在大部分星际介质中一样，阿尔文波会被尘埃阻尼。这将降低由宇宙射线通过流动不稳定性产生的阿尔文波的振幅，从而增强宇宙射线的传输。在电离度高的区域，尘埃的阻尼率比其他机制的阻尼率大10倍左右，这些机制在与~GeV宇宙射线相关的尺度上阻尼平行阿尔芬波，这表明尘埃可能在调节宇宙射线传输方面发挥关键作用。在天体物理学中，尘埃以超阿尔文速度穿过气体，阿尔文波变得不稳定，这可能直接散射宇宙射线。这种相互作用有可能产生一种强烈的反馈机制，在这种机制中，尘埃在辐射压力的作用下穿过气体，然后强烈地增强了宇宙射线的约束，增加了它们驱动外流的能力。这种机制可能作用于恒星形成星系和活动星系核周围的环星系介质。
2021-01-13 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Relativistic multistage resonant and trailing-field acceleration induced by large-amplitude Alfvén waves in a strong magnetic field
提出由强磁场中大振幅 Alfvén 波驱动的多级粒子加速机制，通过 CWRA、GRSA 和 SWRA 联合作用产生高能相对论性电子，为天体物理环境中高能宇宙射线的产生提供见解。
2025-11-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle acceleration in relativistic Alfvénic turbulence
该研究分析相对论性无碰撞等离子体中强磁主导阿尔文湍流的粒子加速机制，指出湍流涨落与导向场的相对强弱决定能量分布呈对数正态或幂律尾部。
2024-05-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Anisotropic particle acceleration in Alfvénic turbulence
本研究针对强引导磁场下的阿尔文湍流等离子体，通过PIC模拟验证磁主导正负电子对等离子体中粒子加速仅沿磁场方向，且动量与磁场对齐角随能量升高而减小，为同步辐射解释提供依据。
2025-05-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Effects of dust particles charged by inelastic collisions and by photoionization on Alfvén waves in a stellar wind
利用麦克斯韦分布的均匀磁化尘埃等离子体的动力学描述的电子和质子和尘埃粒子的非弹性碰撞和光电离充电，我们分析的色散关系考虑的情况下，波和辐射传播完全平行于环境磁场。这项研究强调了光电离过程给恒星风环境中波的传播和阻尼带来的变化，因为阿尔文波被认为在风中发生的加热和加速过程中起着重要作用。结果表明，当尘埃粒子具有负平衡电荷时，Alfvén模在所有波数下都可以耦合为哨声模和离子回旋模，而当尘埃粒子具有中性或正电荷时，这些模在一定波数下可以耦合.还可以看出，哨声和离子回旋模式目前零群速度在一个小波数的间隔，和波的最大值，其中波是非传播的光电离过程的存在下减少。对于很小的波数值，如果改变尘埃电荷的符号，模式的阻尼率可以从很小的值显著变化到很大的值。
2021-09-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Group velocity of obliquely propagating Alfvén waves in a magnetized dusty plasma
在这项工作中，我们研究了典型的恒星风尘埃等离子体中倾斜传播的阿尔文波的群速度特征。本文用麦克斯韦函数描述由电子和离子组成的磁化尘埃等离子体的动量分布，借助于动力学理论导出了色散关系。尘埃粒子被认为是固定的，并且都具有相同的尺寸;它们通过非弹性碰撞吸收等离子体粒子和通过光电离而带电。我们数值求解色散关系，并计算正常模式，即压缩和剪切阿尔文波（CAW和SAW）的群速度分量（沿和横向的磁场）。结果表明，碳原子线的群速度方向与波矢方向有很大的关系。另一方面，SAW将呈现实际上沿着磁场传播的群速度。尘埃参数（例如数密度和平衡电荷）的变化可能会显着改变波的特征。可以看出，对于足够高的尘埃离子数密度比，SAW可能会出现垂直的群速度传播方向相反的垂直相速度，在一个小的波数值的间隔，我们还注意到，这个间隔可能会改变，甚至消失，当辐射入射到尘埃上的通量被改变，改变颗粒的平衡电荷。
2022-09-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Electron acceleration in a nonrelativistic shock with very high Alfvén Mach number
利用二维全动力学PIC模拟方法，研究了非相对论性、超高Alfvén马赫数（$M_A \sim 45$）激波中电子加速与等离子体动力学不稳定性的关系.电磁（离子韦伯）和静电（离子声学和布尼曼）不稳定性强烈激活在同一时间在不同区域的二维激波结构。相对论电子主要是由激波冲浪机制与布尼曼不稳定性在前沿的脚迅速产生。能谱具有超过伴随主要热布居的上游离子动能的高能量尾部。这为激波前沿的离子声不稳定性提供了有利条件，而这反过来又导致了额外的振荡。大振幅离子韦伯不稳定性产生电流片的脚，这意味着另一种耗散机制，通过磁重联在三维激波结构中的非常高的$M_A$制度。
2013-10-31 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Linear and nonlinear properties of Rao-dust-Alfvén waves in magnetized plasmas
研究了尘埃磁等离子体中Rao尘埃磁流体动力学（R-D-MHD）波的线性和非线性性质。利用无惯性电子运动方程、惯性离子运动方程、安培定律、法拉第定律和连续性方程，研究了二维R-D-MHD波在含不动带电尘埃颗粒等离子体中的线性和非线性传播。在线性区域，不动尘埃颗粒的存在产生Rao截止频率，其与尘埃电荷密度和离子回旋频率成比例。另一方面，振幅调制的R-D-MHD波的动力学是由立方非线性薛定谔方程。后者已通过使用约化微扰技术和两个时间尺度的分析，其中占谐波产生的非线性等离子体。研究了调制波包络对非共振扰动的稳定性。最后，局部包络激励的可能性进行了讨论。
2004-02-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron acceleration from the interaction of three crossed parallel Alfvén waves
采用2.5维粒子模拟方法研究了初始均匀等离子体中3个平行Alfvén波包（AWP）的非线性相互作用。我们的目标是帮助解释在这些波被捕获的区域（如IAR（电离层阿尔文共振器），地球辐射带或日冕磁环）中，通过多阿尔文波碰撞观察到的超热电子。在Mottez（2012，2015）描述的APAWI过程中，两个平行的Alfvén波（AW）的相互作用在APAWI交叉区域产生纵向密度调制和平行电场，可以在背景磁场的方向上有效地加速粒子。模拟结果表明，当不同初始位置的第三个平行AWP到达APAWI交叉区时，会产生纵向腔密度梯度的强平行电子束（$V \sim 5--7VTe$）。我们认为，当波密度梯度（斜梯度）的横向尺度在电子惯性长度范围内时，由于行波的速度漂移在横向产生界面波，使得传播的波通过相位混合过程产生平行电场.
2022-03-04 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Differentiating the acceleration mechanisms in the slow and Alfvénic slow solar wind
本研究利用Solar Orbiter与Parker Solar Probe的联合观测，对比慢太阳风与阿尔芬慢太阳风的能量学，发现阿尔芬慢太阳风需波压力梯度驱动，而非阿尔芬慢太阳风可由热压梯度驱动。
2025-01-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Bulk Energization of Electrons in Solar Flares by Alfvén Waves
在太阳耀斑中，大量的电子向$10\,-\,20\,$ keV的跃迁归因于阿尔文波的耗散，阿尔文波将能量和势能向下传输到色球层附近的加速区域。加速度涉及在惯性阿尔文波（IAWs）极限中产生的平行电场。一个两个潜在的IAWs模型被用来将平行的潜在的交叉场的波传输的潜力。我们确定了一个最大的平行电位的最大电流密度，对应于异常电阻率的发病阈值。当阈值是布尼曼不稳定性的阈值时，该最大值为$10\,$ kV级。我们认为，这限制了交叉场电位在阿尔文波约$10\,$千伏。有效的耗散需要大量的向上和向下电流路径与多个阿尔文波相关联。电子加速发生在局部的、瞬态的、不稳定的导电区域（LTACR）中，并且与由具有异常电阻率的欧姆定律确定的平行电场相关联。我们引入了一个理想化的模型，其中的LTACRs（向上）电流片，几个皮肤深度的厚度，分离的更大的区域较弱的返回电流。我们表明，该模型可以半定量地说明散装的。
2013-07-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Three dimensional particle-in-cell simulation of particle acceleration by circularly polarised inertial Alfven waves in a transversely inhomogeneous plasma
采用三维粒子模拟方法研究了横向非均匀等离子体中左旋圆极化惯性阿尔芬波（IAW）加速粒子的过程。一个圆柱形的管，横向的背景磁场，离子惯性长度的顺序的不均匀性尺度被认为是IAWs与频率$0.3 ω_{ci}$发射，被允许开发三个波长。结果，在密度梯度区域中产生随时间变化的平行电场，其在平行于磁场的方向上加速电子。IAWs的驱动垂直电场也在横向方向上加热离子。这样的数值设置是相关的太阳耀斑环和地球极光区。这第一，3D，全动力学模拟演示了在密度不均匀区域中，沿着磁场的电子加速效率，为45%的顺序和离子加热，在横向于磁场方向，为75%。后者比以前的2.5维类似研究高两倍，并且与太阳耀斑粒子加速观测结果一致。我们发现，所产生的平行电场是本地化的密度不均匀性区域，并在相同的方向上旋转，并具有相同的角频率作为最初发射IAW。我们的数值模拟似乎也表明，“膝盖”经常发现的太阳耀斑电子光谱可以解释为朗道阻尼（切伦科夫共振效应）的IAWs由于波粒相互作用。
2012-08-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Distributions of particles accelerated by strong Alfvénic turbulence
University of Wisconsin at Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Space Science Institute（空间科学研究所）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本研究提出适用于非相对论和相对论场景的模型，解释强阿尔文湍流通过曲率加速使粒子形成幂律分布，其预测与观测及模拟结果一致。
2026-08-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle acceleration by circularly and elliptically polarised dispersive Alfven waves in a transversely inhomogeneous plasma in the inertial and kinetic regimes
色散阿尔芬波（DW）提供了一种替代磁重联的加速太阳耀斑粒子的机会。我们研究了在不同的惯性和动力学制度下，L-，R-，圆形和椭圆形的偏振对粒子加速效率的影响。我们使用2.5D PIC模拟来研究当由太阳耀斑触发的耀斑在模拟日冕环的横向非均匀等离子体中传播时，粒子是如何被加速的。(i)在惯性状态下，在密度梯度区域中，当磁共振产生3个波长时，加速电子（沿磁场）的分数约为20%，当磁共振产生13个波长时，加速电子的分数约为30%。在所有考虑的情况下，离子在横向于磁场方向上被加热，并且加热的粒子的分数为~ 35%。(ii)R-圆形、L-和R-椭圆偏振的DW的情况，其中在不可重叠横向方向上的电场超过在可重叠方向上的电场的数倍，在可重叠方向上产生更明显的平行电子束和横向离子束。在惯性状态下，这种极化产生约20%的加速电子。在动力学状态下，这增加到~ 35%。(iii)在密度不均匀区域中产生的平行电场与m_i/m_e无关，并且超过Dreicer值8个数量级。(iv)电子束速度具有电子束的相速度。因此，电子加速是通过朗道阻尼的DW。对于0.3c的阿尔芬速度，所考虑的机制可以将电子加速到大约20 keV的能量。(v)质量比从m_i/m_e=16增加到73.44，加速电子的分数从20%增加到30-35%（取决于极化）。当质量比m_i/m_e=1836时，被加速的电子所占的比例大于35%。
2011-08-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Obtaining strength of magnetic field from E and B modes of dust polarization
本文通过数值模拟发现尘埃偏振E/B功率不对称性与阿尔文马赫数相关，可用于约束超声速超阿尔文MHD湍流中的平均磁场强度。
2023-06-20 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Characterizing the Impact of Alfvén Wave Forcing in Interplanetary Space on the Distribution of near-Earth Solar Wind Speeds
本文利用近日动能通量观测和太阳风演化模型，论证了行星际空间中的阿尔文波强迫是产生近地最快非瞬态太阳风速度分布的主要加速机制，并表明太阳风阿尔文性可将近地观测统计映射至源区拓扑结构。
2025-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Particle acceleration by sub-proton cyclotron frequency spectrum of dispersive Alfven waves in inhomogeneous solar coronal plasmas
本研究通过PIC模拟发现，色散阿尔芬波频率谱不影响电子加速，但增加氦离子加热；波碰撞导致间歇性加速和扭结振荡，并引起功率谱陡化。
2023-12-22 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Heating of Magnetically Dominated Plasma by Alfvén-Wave Turbulence
天体物理致密天体周围的磁能可以强烈地支配等离子体静止质量。从这些系统中观测到的辐射可能是由阿尔文波湍流的耗散提供的，阿尔文波湍流级联成小的阻尼尺度，为等离子体提供能量。我们使用3D动力学模拟来研究这个过程。当级联自然激发时，通过碰撞大尺度Alfvén波，我们观察到准热加热，没有非热粒子加速。我们还发现粒子沿着磁场被激发，因此是同步辐射的不良生产者。在低等离子体密度，我们的模拟表明过渡到“电荷饥饿”级联，具有明显的阻尼机制。
2022-05-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Acceleration of dust particles by vortex ring
结果表明，大振幅圆极化电磁波与尘埃等离子体的非线性相互作用产生了一种非定常有质动力，这种有质动力又产生了涡旋环和磁场。然后在泵浦波传播方向上产生的涡环可以加速最初处于静止状态的微米级尘埃颗粒，并最终形成非相对论性尘埃射流。这种效应是完全不稳定的，不像线性漩涡，尘埃粒子在这里不旋转。特别指出，涡环或闭合暗条可以成为托卡马克等离子体中尘埃加速的潜在候选者。
2009-11-11 physics.plasm-ph
Solar Coronal Heating: Role of Kinetic and Inertial Alfvén Waves in Heating and Charged Particle Acceleration
本文利用广义Vlasov-Maxwell动理学框架研究动理学与惯性阿尔芬波对日冕加热和粒子加速的贡献，揭示坡印廷通量、电势及共振速度随温度比和电子惯性长度的变化规律，并量化了两种波通过磁通环管输运的功率。
2025-05-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Viscoelastic modes in a strongly coupled cold magnetized dusty plasma
本文用广义流体动力学模型研究了强耦合、冷、磁化尘埃等离子体中的低频模。由于尘埃粒子之间的强相关性和由磁场赋予的张应力，这种等离子体表现出弹性特性。结果表明，在这种介质中存在纵向压缩阿尔芬模和弹性修正的横向剪切模。这些集体模式的特点建立和讨论。
2013-10-29 physics.plasm-ph
Numerical Study of Cosmic Ray Confinement through Dust Resonant Drag Instabilities
我们通过共振拖曳不稳定性（RDIs）研究了带电尘埃粒子约束宇宙线（CR）的可能性。我们进行磁流体动力学粒子在细胞模拟的磁化气体混合带电尘埃和宇宙射线，与陀螺半径的尘埃和GeV CR的$\sim\mathrm{AU}$尺度完全解决。作为第一项研究，我们专注于一种类型的RDI，其中带电颗粒漂移超Alfv {é}nically，与洛伦兹力强烈主导阻力。尘埃颗粒是不稳定的RDI，并形成集中的柱和片，其规模增长，直到饱和的模拟盒的大小。初始完全流动的CR强烈地被RDI激发的Alfv{é}n波散射，CR垂直速度分量的增长率等于磁场扰动的增长率。这些比率是很好的预测分析线性理论。CR最终变得各向同性，并且通过由RDI激发的单向阿尔文波至少在$\sim v_\mathrm{A}$处漂移，其中俯仰角余弦$μ$均匀分布，并且CR俯仰角扩散系数$D_{μμ}$在$μ= 0$周围具有平坦轮廓，而没有“$90$度俯仰角问题。“包括气体上的CR反馈，$D_{μμ}$减少了几个因子，表明CR散射率较低，因为CR压力对RDI的反作用增加了额外的波阻尼，导致准稳态散射率较低。我们的研究表明，在某些条件下，灰尘引起的CR约束可能非常重要，例如，围绕类星体或超亮星系的尘埃环绕星系的介质。
2022-04-22 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
In situ observations of large amplitude Alfvén waves heating and accelerating the solar wind
本文利用帕克太阳探测器和太阳轨道器的原位数据，揭示大振幅阿尔芬波通过阻尼和机械功为内日球层快速太阳风的加热与加速提供能量。
2024-09-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Particle acceleration in relativistic turbulence: A theoretical appraisal
我们讨论的物理随机粒子加速相对论磁流体动力学（MHD）湍流，结合数值模拟的测试粒子加速合成波湍流谱与详细的分析估计。特别是，我们研究粒子加速在波动各向同性快模式湍流，在Alfvén和缓慢的Goldreich-Sridhar型波湍流（适当占各向异性效应），包括共振加宽由于波衰减和俯仰角随机化。在高粒子刚性下，这三种模式对加速度的贡献在一个数量级内相当，这是几种效应的组合（快模式的渡越时间阻尼部分消失，Alfvén和慢模式由于共振加宽而增加的散射率）。此外，我们提供的分析参数超过政权的MHD波湍流的加速度，解决问题的非共振加速的结构，而不是波组成的湍流，以及在小规模的平行电场的加速度的问题。最后，我们将我们的结果与现有文献进行比较，并提供了适用于高能天体物理现象学的现成公式。
2020-07-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
A study of particle acceleration, heating, power deposition, and the damping length of kinetic Alfvén waves in non-Maxwellian coronal plasma
本文利用动力学等离子体理论和Vlasov-Maxwell模型，研究非麦克斯韦日冕等离子体中动力学阿尔文波对粒子的加速加热、功率沉积及阻尼长度，揭示超热粒子参数κ和温度比Te/Ti对能量输运距离的显著影响。
2024-12-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
FOXTAIL: Modeling the nonlinear interaction between Alfvén eigenmodes and energetic particles in tokamaks
FOXTAIL是一种新的磁流体动力学-动力学混合程序，用于描述托卡马克中高能粒子与阿尔文本征模的相互作用。该代码模拟的非线性动力学的振幅的个别本征模和一组离散的标记在五维相空间中的高能粒子分布。平衡系统的直角坐标用于有效地追踪高能粒子，本征模的波场的粒子加速在相同的角度进行傅立叶分解。本征模描述使用时间恒定的本征函数与动态复振幅。提出了代码的可能应用，例如，对系统一维尾部碰撞近似的有效性进行了定量评价。在两种模式的情况下，奇里科夫准则的履行预期的效果也得到了验证。
2016-07-15 physics.plasm-ph
Spherically Polarized Alfvén Waves and the Gosling Boost
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Auburn University（奥本大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
该研究针对太阳风径向速度增强的戈斯林加速现象，结合帕克太阳探测器数据，通过磁流体力学方程推导，证实其源于球极化阿尔文波，且该波动的径向演化具有各向异性。
2026-08-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Hybrid simulation of energetic particles interacting with magnetohydrodynamics using a slow manifold algorithm and GPU acceleration
粒子模拟和磁流体力学相结合的混合方法可以用来研究高能粒子与等离子体整体模的相互作用。本文介绍了M3 D-C1-K程序，它是在M3 D-C1有限元程序的基础上发展起来的，该程序求解磁流体动力学方程，并增加了一个新的动力学模块来模拟高能粒子。粒子推进是使用一种新的算法来完成的，通过将Boris pusher应用于经典泡利粒子来模拟粒子轨道的慢流形，具有长期的准确性和保真度。粒子推进可以使用GPU加速，具有显著的加速比。采用$δf$方法计算粒子的矩，并通过压力或电流耦合方案耦合到磁流体动力学模拟中。利用M3 D-C1-K对高能粒子驱动的磁流体动力学模式进行了线性模拟，包括鱼骨形、环形和反向剪切Alfvén本征模。与以前的结果从其他特征值，动力学和混合代码已经取得了很好的协议。
2021-07-28 physics.plasm-ph
Particle acceleration and fast magnetic reconnection
数学证明，一个理想的演化磁场对非理想效应的敏感度呈指数级增长，但真正例外的演化除外。在一个仅在数学上取决于非理想性大小的时间尺度上，演化的磁场通常会达到快速磁重联的状态。快速磁重联的影响是以阿尔夫维尼克物理学（Alfvénic physics）而非电阻物理学所决定的速率进行的。这些效应中最著名的是与磁场能量向等离子体的转移和限制能量转移的磁螺旋度守恒有关。正如将要展示的那样，弱非理想性意味着在由磁性表面或刚性完美导体限定的区域中螺旋度守恒。但是，弱非理想性使得能量的快速传递变得微妙。这种转移可以通过阿尔文波的驱动和其他两个效应来理解，这两个效应甚至在理想的演化中也存在，一个是有效的平行电场$\mathcal{E}_{||}$，它可以加速粒子，尽管由于真正的平行电场$E_{||}$可以忽略不计而导致的粒子加速，另一个是系数$ν_K$，它给出了粒子沿着磁场运动的动能的指数化速率。经典的重联理论是二维的，并且排除了在三维空间中磁场稳健地存在的指数增加的灵敏度。
2019-06-27 physics.plasm-ph
Evolution of ion distribution functions in ionospheric plasmas perturbed by Alfvén waves
University of Trento（特伦托大学）；National Institute of Astrophysics-IAPS（国家天体物理研究所-IAPS）；Northumbria University（诺森比亚大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；University of L’Aquila（拉奎拉大学）
研究通过混合粒子-细胞模拟，探讨了电离层超低β等离子体中阿尔芬波参数衰减不稳定性驱动的离子动能效应及非热分布特征。
2025-12-01 physics.plasm-ph
Electron Acceleration at Quasi-parallel Non-relativistic Shocks: A 1D Kinetic Survey
本研究通过一维动理学粒子模拟，系统考察了准平行非相对论激波中电子加速的 favorable 环境，发现高 Alfvén Mach 数激波能高效注入非热粒子并自持磁湍流，为非热辐射建模提供了关键参数化依据。
2024-08-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonlinear Landau resonant interaction between kinetic Alfvén waves and thermal electrons: Excitation of time domain structures
相空间空穴、双电层和其他孤立电场结构，称为时域结构（TDS），经常出现在地球内磁层的偶极锋附近。它们被认为是重要的，因为它们的作用，在注射能量的耗散和显着的粒子散射和加速的潜力。动力学阿尔文波被观察到在高能粒子注入期间被激发，并且通常与TDS观测一起存在。尽管有大量的航天器观测，TDS的起源及其与动力阿尔文波的关系至今仍知之甚少。部分困难来自于动力阿尔文波和TDS之间的大尺度分离。在这里，我们证明了TDS可以激发电子在非线性朗道共振与动力学阿尔文波。这些电子被动力学阿尔文波的平行电场捕获，形成局部束分布，随后通过束不稳定性产生TDS。一个大的画面出现如下：宏观尺度的偶极化前沿首先将离子流（动能）能量转移到中等尺度的动能阿尔文波，阿尔文波进一步将能量引导到微观尺度的TDS，并最终以加热的形式将能量沉积到热电子。通过这种方式，与偶极锋相关的离子流能量在内磁层中以从大到小的级联方式有效地耗散。
2020-11-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Alfvén Waves in Solar Flares
本文综述了太阳耀斑中阿尔芬波的光谱观测证据、磁重联激发机制及能量输运模型，揭示其在耀斑加热和动力学中的关键作用。
2023-11-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The efficiency of electron acceleration by ICME-driven shocks
利用航天器观测和试验粒子模拟的数据分析，研究了行星际日冕物质抛射（ICME）驱动的无碰撞冲击波对超热电子的加速效率.观测结果来自\emph{Wind}上的3DP/EESA仪器，在Yang等人2019年ApJ中列出的74次冲击事件期间进行，并通过315种不同冲击参数的情况进行了试验粒子模拟。共选择了7个能量范围从0.428到4.161 keV的能量通道。在模拟中，使用时间向后的方法，我们计算在$90^\circ$桨距角的平均下游通量。另一方面，$90^\circ$俯仰角的平均下游和上游通量也可以直接从74个观测激波事件中获得。此外，统计得到了事件数比随激波角（激波法线与上游磁场之间的夹角）、上游Alfv $\acute{\text e}$ n马赫数和激波压缩比的变化规律。结果表明，大的激波角、上游Alfv $\acute{\text e}$ n马赫数和激波压缩比可以提高激波加速效率。我们的研究结果表明，冲击漂移加速在ICME驱动冲击的电子加速中更有效，这证实了Yang et al. 2018的发现。
2022-11-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Preferential Heating and Acceleration of Heavy Ions in Impulsive Solar Flares
采用三维电磁粒子模拟方法模拟了均匀对等离子体中的衰减湍流。均匀的背景磁场渗透等离子体，使得磁压比热压大三倍，并且湍流由反向传播的剪切阿尔文波产生。能量主要横向于背景磁场级联，使得湍流在较小尺度上各向异性。我们在模拟中同时移动了几种不同荷质比的离子，并表明荷质比较小的粒子以更快的速度被加热并加速到非热能，这与在脉冲太阳耀斑中观察到的重离子和非热尾的增强一致。我们进一步表明，重离子的激励主要是在垂直于背景磁场的方向与我们的分析估计的加热率由于回旋共振与阿尔文波，其中很大一部分是由于倾斜传播波的速率一致。
2017-02-02 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Wakefield Acceleration in a Jet from a Neutrino Driven Accretion Flow around a Black Hole
研究了由中微子驱动的吸积流（NH_3）在黑洞（BH）周围喷流中产生的电磁波脉冲。NDAF是大质量吸积盘，其吸积率为$\dot{M}\approx 0.01 - 10 \mathrm{M}_\odot/\mathrm{s}$的恒星质量黑洞。这种极端的吸积可能会产生平行的相对论外流，就像活动星系核和微类星体中的磁驱动喷流一样。当我们考虑到强环向磁场和喷流上的磁脉冲时，我们发现它们导致了伽马射线暴和高能宇宙射线的发射。当阿尔夫文波脉冲由幕式巨大吸积产生时，它沿着喷流中的大尺度结构化磁场传播。一旦阿尔文波脉冲在欠密度条件下达到接近光速的速度，它就会变成电磁波脉冲，在它们后面产生等离子体尾流。这些尾流场施加与粒子运动同步的集体加速力。因此，尾流场加速产生了各种观测特征，例如来自加速电子的高能伽马射线的脉冲爆发，来自加速质子的中微子脉冲，以及最大能量超过$10^{20}~\mathrm{eV}$的质子。
2022-02-21 astro-ph.HE hep-th physics.plasm-ph
On nonlinear Alfvén-cyclotron waves in multi-species plasma
大振幅阿尔文波是空间等离子体中普遍存在的现象，也是日球层磁流体动力学（MHD）湍流的主要组成部分。作为泵浦波，它们易于产生参量不稳定性，由此它们可以产生回旋子波和声学子波。在这里，我们重新审视一个相关的过程中的框架内的多流体方程组成的许多物种的等离子体。研究了Alfvén波与声波的非线性耦合，导出了沿平均场方向传播的波的横向磁场和纵向电场的压缩波方程和耦合波方程。结果表明，轻微压缩的阿尔芬波通过感应回转半径和动能调制，对粒子施加一个电动势和一个纵向电场，该电场的电势由围绕平均场回转的粒子的横向动能的梯度给出。这又驱动沿着平均磁场的电波动（声波和离子声波），其可以非线性地反作用于横向磁场。相互耦合的阿尔文-回旋-声波因此被激发，这是一个非线性过程，可以驱动等离子体中的波能级联，并可能产生压缩微湍流。这些被驱动的电波动可能对MHD湍流的耗散产生影响，从而对太阳风中粒子的加热和加速产生影响。
2012-01-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Acceleration of Particles in Imbalanced Magnetohydrodynamic Turbulence
本文研究了与太阳风问题相关的平衡和不平衡Alfvénic湍流中的试验粒子加速问题。这些湍流状态，通过规定的理想不变量的注入率数值获得，动态演变的粒子。虽然平衡态和非平衡态的能谱是已知的，但对粒子加热的影响是一个有争议的问题，不同的考虑会给出不同的结果。通过进行直接数值模拟，共振和非共振粒子加速度被自动考虑，并考虑正确的湍流相。对于不平衡湍流，带电粒子的加速率降低，加热率减小。这种行为与粒子回转半径无关，尽管具有较强绝热运动（较小回转半径）的粒子倾向于经历较大的加热。
2014-06-30 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
