New Electrodynamics of Pulsars
我们最近提出，无力电动力学（FFE）并不适用于超导体-超导体应描述的强场电动力学（SFE），它预测的顺序单位阻尼的坡印亭通量的高电导率限制，而FFE假设零阻尼。强阻尼的结果并没有被一些脉冲星专家所接受，他们声称FFE基本上是工作的，坡印亭磁通阻尼可以任意小。这里我们考虑一个思想实验--圆柱周期脉冲星。我们表明，FFE是无法描述这个对象，而SFE的预测是物理上合理的。FFE的本征击穿应该意味着FFE对奇异电流层（FFE和高电导率SFE唯一不同的磁层区域）的描述是不正确的。因此，高电导率超临界流体场理论也应该是真实电子的正确理论，而电子的纯FFE描述应该被抛弃。
2011-11-14 astro-ph.HE
Electrodynamics of Massless Charges with Application to Pulsars
电磁场和在电磁场中运动的零质量电荷构成了一个行为良好的半耗散动力学系统--无质量电荷电动力学（EMC）。我们给出了电磁兼容方程，论证了电磁兼容理论是计算脉冲星磁层的一个合适的理论，并给出了一个说明性的数值计算（表明一个定向旋转体的辐射光度近似等于自旋下降功率的一半）。EMC看起来像是完整脉冲星理论的一部分，它将把已经计算出的热光度分解成光变曲线和光谱。
2012-05-15 astro-ph.HE
Some comments on the electrodynamics of binary pulsars
我们考虑电动力学的in-spiraling双双星，表明有两种不同的方式，他们可能会发出辐射。另一方面，即使双星不旋转，我们表明，在真空中的轨道旋转产生磁四极发射，这在后期阶段的二进制演变成为几乎一样有效的磁偶极子发射的毫秒脉冲星。另一方面，我们表明，这两个磁场的相互作用产生强大的感应电场，这不能被屏蔽的电荷和电流的一个合适的分布，就像他们在孤立的电介质。我们计算这种情况下的近似电动势。
2015-03-27 astro-ph.HE
Vacuum non-linear electrodynamic polarization effects in hard emission of pulsars and magnetars
从观测解译的角度讨论了脉冲星磁场对电磁脉冲极化的非线性电动力学影响。计算了脉冲星磁场对电磁脉冲极化的影响，以便在空间实验中解释这些影响。根据真空非线性电动力学得到了硬发射脉冲在脉冲星磁场中的传播规律。结果表明，由于真空中的双折射，脉冲星硬辐射脉冲的前半部分应该是线偏振的，其余部分可以是任意偏振的。真空双折射观测的可能性进行了讨论。给出了有效面积、曝光时间等探测器参数的估计以及高精度偏振测量的必要性。大面积和超长曝光时间的结合为研究真空非线性电动力学双折射等精细偏振效应提供了良好的机会。
2017-03-09 astro-ph.HE
Pulsar Outer-gap Electrodynamics: Hardening of Spectral Shape in the Trailing Peak in Gamma-ray Light Curve
研究了外磁层粒子加速器脉冲γ射线辐射的光谱特性。无论是正电子还是电子，都被磁场取向的电场向外加速，通过曲率过程发射伽马射线。由于粒子在旋转磁层的尾侧沿着相对直线的路径运动，因此它们获得更高的洛伦兹因子，从而比在磁层的前侧发射出更多能量的伽马射线。它首先表明，截止能量的曲率辐射的演变与旋转相位由于粒子路径的曲率半径的变化，并在稍晚的阶段的γ射线光变曲线中的拖尾峰的最大值。
2011-04-28 astro-ph.HE
Pulsar electrodynamics revisited
感应电场在大多数脉冲星电动力学模型中被忽略，它不能被磁层等离子体屏蔽，并且与共转电场相比并不小。感应电场的垂直分量意味着在任何角速度下与共转不一致的漂移运动。感应电场和相关的漂移运动的一些影响进行了讨论。
2012-10-31 astro-ph.HE astro-ph.SR
Pulsar electrodynamics inferred from frequency-dependent circular polarization diversity
Peking University（北京大学）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文基于FAST观测数据，通过波模耦合模型分析脉冲星单脉冲圆偏振的多样性，约束磁层等离子体的多重性和洛伦兹因子，揭示圆偏振可能由波模耦合引起。
2026-06-23 astro-ph.HE
Electrodynamics of pulsar magnetospheres
我们回顾了旋转磁化中子星的电动力学，从早期的真空模型到最近的等离子体填充磁层的数值实验。由于全球粒子细胞模拟的发展，捕获粒子加速，高能光子的发射和电子-正电子对的产生，取得了重大进展。数值实验从第一性原理展示了电隙如何以及在何处形成，并有望解释观测到的从无线电波到伽马射线的脉冲星活动。
2016-11-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The combined X-ray and $γ$-ray modeling of millisecond pulsars PSR J0030+0451 in the dissipative magnetospheres
Yunnan University of Finance and Economics（云南财经大学）
通过结合X射线和γ射线建模，研究PSR J0030+0451的非偶极磁场特性，验证其磁层结构与观测数据的匹配性。
2026-01-12 astro-ph.HE
Electrodynamics of axisymmetric pulsar magnetosphere with electron-positron discharge: a numerical experiment
我们提出了第一个自洽的全球模拟脉冲星磁层与操作$e^\pm$放电。我们专注于一个简单的配置对齐或反对齐的转子。恒星从零（真空）状态旋转到一个高的角速度，我们跟踪其外部电磁场和等离子体粒子的耦合演化的“粒子在细胞”的方法。等离子体磁层开始通过从恒星提取粒子而形成;这些粒子被旋转感应电场加速，产生曲率辐射并点燃$e^\pm$放电。我们跟踪系统的演变几个革命周期，比达到准稳态所需的时间更长。我们的数值实验把测试以前的想法等离子体流和脉冲星磁层的差距。我们首先考虑能够通过光子-光子碰撞产生光子对的旋光器。我们发现，它们的磁层是类似于先前获得的力与电流片和Y点附近的轻柱的解决方案。磁层不断地喷发出$e^\pm$对和离子。电子对的产生由沿电流片的强电场维持。我们观察到强大的曲率和同步辐射的电流片，符合费米观测的伽玛射线双星。然后，我们研究了只能在中子星附近的强场区域中产生对的中子星，这些中子星正好在光柱内部。我们发现，无论是对齐和反对齐的转子放松到“死”的状态与抑制对创建和电流，无论放电电压。
2014-10-27 astro-ph.HE
Global current circuit structure in a resistive pulsar magnetosphere model
脉冲星的磁层有很强的磁场和大量的等离子体。这些磁层的结构进行了研究，使用无力电动力学。为了理解脉冲星的磁层，讨论必须包括其外部区域。然而，无力电动力学是有限的，因为它不处理耗散。因此，需要一个电阻性脉冲星磁场模型。为了打破理想的磁流体动力学（MHD）条件$E \cdot B = 0$，使用欧姆定律。在这项工作中，我引入电阻率依赖于距离恒星，并获得一个自洽的稳态时间积分。磁层中形成极向电流回路，同时环向磁场区域扩展到光柱之外，出现坡印廷通量辐射。高电阻率导致大的空间尺度的极向电流电路和磁层辐射的坡印亭通量大于线性增加以外的轻圆柱半径。所形成的极向电流回路具有宽度，该宽度随着电导率而增长。这一结果有助于建立一个更具体的耗散脉冲星磁层模型。
2017-11-19 astro-ph.HE
Pulsar Electrodynamics: an unsolved problem
脉冲星电动力学的审查强调的作用，感应电场在倾斜的旋转和不完全屏蔽其平行分量的电荷，留下“间隙”与$E_\parallel\ne0$。等离子体的响应导致自洽的电场，该自洽的电场与感应电场互补，该感应电场具有导致与总场相关联的电漂移和极化电流的势场。电动力学模型确定电荷密度$ρ$和电流密度${\bf J}$，电荷饥饿是指等离子体不能供应$ρ$，导致间隙和相关粒子加速和对产生的情况。有人指出，目前的饥饿形式也发生意味着一个新的类的差距。间隙的属性进行了讨论，强调静态模型是不稳定的，大振幅的纵波的作用，和方位角的依赖性，出现在一个倾斜的旋转器的间隙。简要回顾了脉冲星等离子体中的波色散，强调了它在射电辐射中的作用。脉冲星无线电发射机制进行了审查，并建议最合理的是一种形式的等离子体发射。
2016-04-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The force-free dipole magnetosphere in non-linear electrodynamics
强磁场下磁星和脉冲星磁层的物理过程可能包含量子电动力学效应。引入量子修正，将麦克斯韦电动力学修正为非线性电动力学。在这项工作中，我们在一般框架下研究非线性电动力学中的无力磁层。本文导出了描述稳定轴对称磁层的脉冲星方程，并给出了修正后的解。我们推导了一些流行的非线性有效理论中近区偶极子磁层的一阶非线性修正。修正偶极子的场线趋向于会聚在旋转轴上，使得极区中的场比纯偶极子的情况更强。
2019-06-27 astro-ph.HE gr-qc
General-relativistic force-free pulsar magnetospheres
脉冲星磁层是由超相对论电子/正电子等离子体在强磁场中流动并受到强引力场的影响而形成的。前者感应出磁层电流和空间电荷，导致基于纯电动力学的电磁场失真。后者基于时空曲率在这些场中引起其他扰动。无力近似描述了磁层对电流和电荷的响应，许多作者对此进行了研究。在这种情况下，广义相对论很少被讨论来量化它对中子星电动力学的影响。这是本文的目的是计算广义相对论无力脉冲星磁层的实际磁场配置，如倾斜偶极子。我们进行了随时间变化的模拟麦克斯韦方程组在3+1形式的一个固定的背景度量在慢旋转近似。我们计算了与~ $R/\rlight$比值和自旋参数~ $\as$有关的坡印廷通量，$R$是中子星半径，$\rlight$是光柱半径。这两种效应共同作用，使远距离观测者看到的总坡印廷通量增加约2倍，这取决于旋转速率。此外，我们检索的$\sin^2χ$依赖于这个光度，$χ$是脉冲星的光度，以及制动指数接近$n=3$。我们还表明，坡印廷通量的角度依赖性的尺度一样，$\sin^2\vartheta$的对齐旋转，但像$\sin^4\vartheta$的正交旋转，$\vartheta$是余纬度。
2015-11-04 astro-ph.HE
Crab flares due to turbulent dissipation of the pulsar striped wind
我们解释$γ$ -射线耀斑从蟹状星云作为在脉冲星的电磁流出湍流的签名。湍流是由风的振荡磁场的动力学不稳定性在上游触发的，并加速了非热粒子。在撞击风终端激波时，这些粒子发射出明显的同步加速器分量$F_{ν,\rm flare}$，该分量不断受到上游等离子体流的不稳定性的调制。当$F_{ν,\rm flare}$的高能截止出现在0.1 - 1 GeV的快速下降的星云发射之上时，就观测到耀斑。在无力电动力学近似下进行的模拟预测，如果其终端洛伦兹因子为$\lesssim 10^4$，则条纹风将在风终止激波之前变得完全湍流。
2015-12-17 astro-ph.HE
Axion Hair and Pulsar Electrodynamics: modelling, discharge dynamics, and particle-in-cell simulations
Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford（牛津大学鲁道夫·派尔斯理论物理中心）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；II. Institute of Theoretical Physics, Universität Hamburg（汉堡大学第二理论物理研究所）；Department of Theoretical Physics, CERN（欧洲核子研究中心理论物理部）；Dipartimento di Fisica, “Sapienza” Università di Roma & Sezione INFN Roma1（罗马第一大学物理系及INFN罗马一分部）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) and Barcelona Institute of Science and Technology (BIST)（高等能源物理研究所及巴塞罗那科学与技术研究院）；Institute for Advanced Study, Princeton（普林斯顿高等研究院）；University of Maryland（马里兰大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文为轴子毛发影响脉冲星电动力学提供完整建模与模拟框架，证明其可增强加速或屏蔽效应，并给出对轻QCD轴子的新约束。
2026-09-09 astro-ph.HE hep-ph
Simulations of the magnetospheres of accreting millisecond pulsars
吸积双星为相对论喷流提供动力，并表现出复杂的自旋现象。这些行为可能与恒星磁场的大尺度结构密切相关，这种结构是由恒星与周围吸积盘的相互作用形成的。在这里，我们提出了第一个相对论模拟的脉冲星磁层吸积流的相互作用。我们的轴对称模拟治疗的磁层，或日冕，区域使用电阻扩展的无力电动力学。磁场也在圆盘内部演化，圆盘是使用α圆盘模型发现的具有指定速度场和电导率分布的限定体积。我们研究了一系列的光盘α参数，厚度，磁普朗特数，和内部截断半径。我们发现，在脉冲星的封闭区的磁通量的一个大的部分是开放的入侵的磁盘，导致增强的功率提取的脉冲星风和自旋施加到脉冲星的扭矩。在我们的模拟中，大部分的自旋下降贡献的恒星扭矩作用在开放的场线。在模拟的长期准稳态中，场线开放的效率很高，这意味着毫秒脉冲星的电磁风可能足够强，可以为观测到的中子星射电喷流提供动力，并可能显着影响脉冲星的自旋演化。
2017-06-19 astro-ph.HE
Electrodynamics of double neutron star mergers
我们考虑了合并中子星的电磁相互作用和前兆辐射。磁化中子星的轨道运动可能会在合并前几年恢复共同磁层内的电子对生产，引发类似脉冲星的磁层动力学。我们确定了两个基本的场景：（i）只有一颗恒星被磁化（1 M-DNS场景）和（ii）两颗恒星都被磁化（2 M-DNS场景）。感应产生的电场可具有沿总磁场（间隙）的分量和/或电场可超过局部磁场的值。探测的关键是发射的轨道调制。如果只有一颗恒星被磁化（1 M-DNS方案），则发射很可能沿着次级位置处的磁场方向产生;然后，如果磁轴与轨道自旋不对齐，则该方向在轨道周期上被调制。在2 M-DNS的情况下，非旋转中子星的共同磁层结构是复杂的，有间隙，但没有$E>B$区域;在磁矩不对齐的情况下，有很强的轨道变化。对于相同的中子星参数，2 M-DNS方案比1 M-DNS方案具有更高的内在潜力。总功率不是很高，$\leq 10^{45} $ erg s $^{-1}$ ;探测合并中子星电磁前兆的最佳机会是，如果它们的磁层相互作用导致产生类似脉冲星的相干无线电发射，其调制在轨道周期，合并时的光度高达$\sim 1$ Jankys。
2019-12-05 astro-ph.HE
Modelling energy-dependent pulsar light curves due to curvature radiation
脉冲星在整个电磁波谱上发射脉冲辐射，其光变曲线现象强烈依赖于能量。这也适用于伽马射线波段。费米大面积望远镜在GeV波段和地基切伦科夫望远镜在TeV波段的持续探测（例如，蟹状星云和船帆座星云的能量超过1 TeV），这对我们理解脉冲星磁层的电动力学和局部环境提出了重要的问题。我们对依赖于能量的光变曲线进行建模（作为几何形状的函数，例如，脉冲星倾角和观测者角度）。我们将讨论粒子轨迹的曲率半径的精确计算及其对预期光变曲线形状的影响，以及磁层中光变曲线峰值的起源。我们的建模应有助于区分不同的发射机制，以及通过比较我们的预测多波长数据约束发射几何。
2018-11-28 astro-ph.HE
Quantum refraction effects in pulsar radio emission
本文基于 Heisenberg-Euler-Schwinger 后 Maxwell 拉格朗日量，通过微扰分析研究脉冲星射电辐射中的量子折射效应，给出传播与偏振矢量修正、正交性和 Faraday 旋转角变化，并讨论量子双折射。
2024-06-12 astro-ph.HE gr-qc
Pulsar Nulling and Vacuum Radio Emission from Axion Clouds
本文研究脉冲星极盖周围引力束缚轴子云与磁层电动力学的耦合，说明轻轴子可导致周期性射电消零，而较重轴子可通过真空非相干振荡产生窄射电谱线。
2024-09-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Hybrid Numerical Simulations of Pulsar Magnetospheres
我们继续研究脉冲星赤道电流片（ECS）中的粒子加速，该研究始于Contopoulos（2019）和Contopoulos & Stefanou（2019）。我们的基本前提是，电流片中的载流子以电子-正电子对的形式起源于极冠，并沿着磁力线进入磁层Y点以外的赤道电流片。在这项工作中，我们进一步调查的ECS的电荷补充。我们发现从极帽边缘流出的电子对不能同时提供ECS的电荷和电流。ECS必须包含额外数量的正子（或电子，取决于方向）电流，它起源于恒星表面，沿着分界线向外流动。我们开发了一个迭代的混合方法，自洽地结合了理想的力免费电动力学在大部分的磁层粒子加速沿ECS。我们推导出解析近似的粒子的轨道，并获得的结构的脉冲星磁层的对形成的多重参数κ的各种值。当实际值kappa >> 1时，磁层实际上与理想的无力磁层没有区别，因此，高能辐射谱的计算必须基于ECS中加速电场分布的解析近似。
2019-11-25 astro-ph.HE
Dark photon superradiance: Electrodynamics and multimessenger signals
本文研究旋转黑洞周围暗光子超辐射云的动力学混合电动力学，采用电阻磁流体力学和脉冲星磁层模拟技术，指出湍动磁重联产生可达10^43 erg/s的周期性X射线辐射，并提出多信使搜索策略。
2023-04-21 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Modelling pulsar emission in the high-energy and very-high-energy regimes
费米大天区望远镜彻底改变了$γ$射线脉冲星领域，使探测到的脉冲星数量增加到250多颗。大多数显示光谱指数截止在一个狭窄的范围内几个GeV左右。模型预测的截止值高达100 GeV，因此在极高能量（$>$ 100 GeV）的区域中，无法观测到双星。随后，地面望远镜对四颗脉冲星的脉冲发射的惊人发现超过了几十GeV，标志着一个新时代的开始，提出了关于脉冲星磁层的电动力学和局部环境的重要问题。H.E.S.S.探测船帆座脉冲星（20-120 GeV）和费米提供了弯曲光谱的证据。我们认为这是脉冲星磁层和电流片中初级粒子的曲率辐射造成的。我们提出了能量依赖的光变曲线，使用扩展的槽隙和电流片模型，并调用两步加速$E$ -场的动力学模拟的动机。我包括粒子轨迹的曲率半径的精确计算，影响粒子运输，预测光变曲线，和光谱。该模型再现了第一个光变曲线峰相对于第二个峰的通量的减小、桥发射的演变、峰的接近恒定的相位位置以及随着能量的增加脉冲变窄。我们可以从根本上解释第一个趋势，因为我发现，在第二个$γ$射线光变曲线峰值起源的区域，粒子轨迹的曲率半径系统地大于与第一个峰值相关的曲率半径，这意味着第二个峰值的截止值相应地更大。一个未知的方位角依赖的$E$场以及不确定性，在精确的发射现场排除了简单的歧视的发射机制。
2021-03-18 astro-ph.HE
Coherent emission from QED cascades in pulsar polar caps
脉冲星的磁层被认为充满了成对级联产生的电子-正电子等离子体。这些级联的驱动机制是伽马射线光子的发射和它们通过量子电动力学（QED）过程转化为对。在这项工作中，我们提出了2D粒子在细胞模拟的对级联在脉冲星极帽与现实的磁场几何，包括相关的QED过程的第一性原理。我们的研究结果表明，由于整个极冠的磁场曲率的变化，对生产爆发自洽地发展相对于当地磁场，有利于产生相干电磁模式与脉冲星无线电发射的属性一致的倾斜。我们发现，这种发射是沿磁轴和接近极帽边缘的峰值，从而可能提供一个解释脉冲星无线电发射的核心和锥分量。
2021-08-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The pulsar force-free magnetosphere linked to its striped wind: time-dependent pseudo-spectral simulations
脉冲星活动及其辐射机制通常是通过磁层内的等离子体过程来解释的。尽管有许多详细的局部研究，这些中子星周围的整体电动力学仍然很难描述。要更好地了解这些紧凑的物体，需要深入和准确地了解它们在磁层内的直接电磁环境及其与相对论脉冲星风的联系。这项工作的目的是提出精确的解决方案，几乎静止的力免费脉冲星磁层和它的链接到条纹风，为各种自旋周期和任意倾角。为此，与时间相关的麦克斯韦方程组求解在球形几何中的力的近似使用矢量球谐电磁场的展开。用投影法得到了磁部分无发散性的精确解析表达式。特别注意设计一个算法，能够深入到磁层与物理现实的比例恒星$R_*$光柱$\rlight$半径。我们检查了我们的代码与几个分析解决方案，如Deutsch真空转子解决方案和Michel Einfield。我们还检索能量损失的磁偶极子辐射公式和以前类似的作品相一致。最后，对于任意的双折射率，我们给出了系统总电荷的表达式。它不为零，除了垂直旋转体。这是由于位于中子星中心的点电荷经常被忽视。这是值得怀疑的，如果这样的解决方案与巨大的电荷可能存在于现实中，除了配置接近正交旋转。电荷在星壳上的分布并不是一个常被假设的可调参数。
2012-05-04 astro-ph.HE
Towards Modelling AR Sco: Generalised Particle Dynamics and Strong Radiation-Reaction Regimes
本文针对 AR Sco 等极端天体源，提出使用自适应时间步长的高阶显式数值积分器求解包含辐射反作用力的粒子动力学，发现八阶 Dormand-Prince 方案在精度与计算效率上表现最优。
2024-07-23 astro-ph.HE
Modelling the multi-wavelength emission and polarisation signatures of the novel white-dwarf pulsar system AR Sco
本文开发含辐射反作用的通用粒子动力学与辐射代码，校准后用于 AR Sco 磁镜模型，拟合多波长及 NICER 光谱并约束白矮星磁场。
2025-05-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Pair Discharges and Radio Emission from Pulsar Magnetospheres
University of Helsinki（赫尔辛基大学）
针对脉冲星磁层放电与射电辐射的建模难题，提出解析并发模型与PIC模拟，验证了极限环行为等预测，为关联微观间隙动力学与宏观观测提供了理论框架。
2026-08-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Strong-field QED effects on polarization states in dipole and quadrudipole pulsar emissions
本文研究强磁场中子星中QED量子折射效应对脉冲星辐射偏振态演化的影响，通过求解斯托克斯矢量方程，发现三种演化模式，并用近似解析解加以验证。
2024-11-10 astro-ph.HE gr-qc
Effective Field Theory of Force-Free Electrodynamics
无力电动力学（FFE）是描述磁支配等离子体电磁场的封闭方程组。有强有力的论据证明在双星和活跃的黑洞附近存在无力等离子体，但FFE本身不能解释观测到的特征，如相干无线电发射和相对论性喷流和风。我们将FFE重新表述为冷管柱流体的有效场论，并开始了导数展开修正的系统研究。在首阶，有效理论等价于（广义）FFE，弦由磁场线世界片组成。高阶修正一般产生非零加速电场（$\mathbf{E}\cdot \mathbf{B}\neq 0$）。我们讨论了潜在的可观察到的后果，并评论一个有趣的数字巧合。
2019-02-20 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Pair Discharges and Radio Emission from Millisecond-Pulsar and White-Dwarf Magnetospheres
Department of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学物理系）
该研究针对弱场致密天体磁层，提出含两类QED过程的新型对放电机制，通过粒子模拟验证其可产生对级联与相干射电辐射，解释了毫秒脉冲星和白矮星的射电活动。
2026-08-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Superdense beaming of axion dark matter in the vicinity of the light cylinder of pulsars
本文讨论了曲率辐射、同步辐射和逆康普顿散射的非绝热光子-轴子共振转换，它们是支配双曲星谱密度函数的三个因素。首先，我们介绍了发射模型和基准观测数据。v我们采用了一个国家的最先进的密度分布，缓解紧张与量子电动力学真空极化效应在高磁性恒星，导致有效的混合。然后，我们估计了光子-轴子振荡通过中子星光柱引起的暗物质通量。我们发现，在一个很宽的参数空间内，星系星可以产生比星系晕中暗物质的占有数多个数量级的轴子超密度。我们指出了可能的新方法轴子检测来自这些结果和其他未来的工作路线。
2022-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Non-corotating models for pulsar magnetospheres
本文重新考虑了斜转脉冲星的电动力学，提出了一种综合真空偶极模型和旋转磁层模型的方法。我们首先通过假设感应电场的平行分量被电荷屏蔽来修改VDM。我们将得到的模型称为极小模型。计算了极小模型中的屏蔽电荷密度，并与RMM中的Goldreich-Julian电荷密度进行了比较。我们确定的极小模型中的等离子体的速度作为电漂移速度，由于感应电场的垂直分量。我们定义了一类合成模型的分数$y$倍的极小模型和$1-y$倍的RMM的线性组合。这些模型要求在共转的恒星表面和非共转的磁层之间有一个间隙（用$E_\parallel\ne0$）。我们提出了说明性的绘图的电荷密度，零点的位置（其中的电荷密度为零）和作为相对于旋转轴的角度（$θ,ψ$）的函数的等离子体速度的三个组件，对于特定值的结晶度$α$和参数$y$。我们讨论的问题“任何脉冲星磁层可以共转？“关键的是，指出了在极冠地区建立共旋的困难。我们推测，共转等离子体可能从闭场区流过最后一条闭场线。我们认为，自旋下降率的突然变化，在某些星系可能是由于RMM和极小模型之间的跳跃。
2013-10-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Physics in Ultra-Strong Magnetic Fields
一些中子星的表面磁场超过了4.4 x 10^{13} G的临界强度，此时电子回旋能量等于其静止质量能量。这些包括高场旋转动力的中子星、X射线暗淡孤立中子星（XDIN）和磁星。在这样的超强场中，物理过程中的量子效应以及仅在这些高场强下发生的额外的奇异量子电动力学过程对发射的辐射具有显著影响。虽然非常强的磁场在中子星内外都起着至关重要的作用，但我将主要回顾在中子星磁层中运行的过程以及它们如何影响观测到的辐射。
2022-02-14 astro-ph.HE
Polarized QED Cascades over Pulsar Polar Caps
本文研究脉冲星极冠QED级联中的光子偏振效应，采用Monte Carlo QED算法结合单粒子和PIC模拟，发现CR光子高线性偏振而SR光子弱偏振，且CR光子偏振使$e^\pm$对产生增加约5%。
2024-04-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Plasma flow in force-free magnetospheres: two-fluid model near pulsars and black holes
University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Maryland（马里兰大学）
本文在双流体近似下，提出将粒子“绘制”到无力场解上的微扰方法，结合间隙区边界条件确定主导平行电场，为脉冲星和黑洞磁层构建了无需全局粒子模拟的全局解析模型。
2025-11-03 astro-ph.HE gr-qc
On Chern-Simons corrections to magnetohydrodynamics equations
研究了（3+1）维Chern-Simons电动力学对磁化等离子体和场动力学方程的影响。在这个模型中，Chern-Simons（CS）部分由一个动力学赝标量场组成，它的时空导数与电磁场耦合。本文研究了非零电阻率等离子体中磁场演化方程的CS修正。在此背景下，我们重新考林定理，并观察到CS校正导致可能很小，但非零源项轴对称磁场。电场和磁场的标量积是赝标量场的源，因此，类星体和磁星可能是产生传播赝标量波的天体物理候选者。虽然在磁层的大部分区域中，对齐的电场会被流动的电荷短路，但在磁层附近存在真空间隙，预计会存在强$\vec E. \vec B$。本文导出了与脉冲星有关的时变$\vec E. \vec B$产生的赝标量场的波动解。
2009-11-20 astro-ph.HE gr-qc
Constraints on light QCD and CP-violating axions from the death line of rotation-powered pulsars
University of Oxford（牛津大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Universität Hamburg（汉堡大学）；CERN（欧洲核子研究中心）；INFN Roma1（意大利国家核物理研究所罗马第一分所）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Ecole Polytechnique Federale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE)（高等物理研究所）；Barcelona Institute of Science and Technology (BIST)（巴塞罗那科学技术研究所）；Institute for Advanced Study, Princeton（普林斯顿高等研究院）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
研究通过脉冲星死亡线约束轻QCD和CP破坏轴子，利用轴子毛发延长脉冲星寿命并探测其相互作用。
2026-09-09 astro-ph.HE hep-ph
Intrinsic Nonlocality of Spin- and Polarization-Resolved Probabilities in Strong-Field Quantum Electrodynamics
Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；University of Rochester（罗切斯特大学）；Laboratory for Laser Energetics（激光能量实验室）
本文证明在强场量子电动力学中，当考虑发射角、电子自旋和光子偏振时，基于局域微分率的瞬时随机发射假设会导致负概率，因此提出一种解析积分形成区的新方法，得到物理自洽的模型，并揭示与现有局域模型定性不同的自旋和偏振模式。
2026-07-29 astro-ph.HE hep-ph physics.plasm-ph
Compton scattering in strong magnetic fields: Spin-dependent influences at the cyclotron resonance
强磁场中康普顿散射的量子电动力学（QED）过程在高场强磁星和磁星的X射线和软γ射线发射的大气和内磁层模型中被普遍引用。场的一个主要影响是在回旋频率及其谐波处引入共振，其中入射光子访问用于在具有激发朗道能级的中间态中产生虚电子或正电子的阈值。在这些共振处，有效截面通常超过经典汤姆逊值超过2个数量级。在44.13太高斯的量子临界磁场附近和之上，在计算这个截面时必须结合相对论修正。本文提出了形式主义的QED磁康普顿微分截面有效的亚临界和超临界领域，但仅限于散射光子低于对创建阈值。计算开发的特定情况下，光子最初沿场传播，数学上简单的专业化，密切相关的相互作用，涉及相对论电子经常发现在中子星磁层。相对论、量子、磁康普顿截面的论述充分地处理了电子自旋依赖性，因为这是描述中间态的有限衰变寿命的关键特征。该形式采用了磁狄拉克方程的Johnson和Lippmann（JL）波函数和Sokolov和Ternov（ST）电子本征函数。ST状态在形式上是正确的自洽处理自旋相关的影响，是如此重要的共振。相对紧凑的解析形式的截面，将证明有用的天体物理建模。
2014-08-09 astro-ph.HE
Charging up Boosted Black Holes
与黑洞会迅速放电的普遍假设相反，我们认为黑洞在通过环境磁场增强时可以优先充电。虽然细节上有很大的不同，但对电荷的偏好与周围磁场中旋转黑洞上的沃尔德电荷沉淀有关。引力电动力学取代了关于屏蔽电场以确定电荷累积值的天真论点。带电的测试粒子，建立了黑洞电荷，表现出混沌的行为证明了动力学区域之间的分形盆地边界。带电的、增强的黑洞将产生它们自己的电磁场，从而产生它们自己的发光信号，即使它们最初是裸露的。因此，我们将增强的黑洞添加到越来越多的潜在可观察的黑洞签名列表中，与黑洞电池和黑洞电池一起。这一推论应该与相对于银河系磁场增强的超大质量黑洞以及与磁化中子星合并的黑洞有关。
2022-12-04 astro-ph.HE gr-qc hep-th
