Response: Comment on "Energy Transfer and Dual Cascade in Kinetic Magnetized Plasma Turbulence"
我们回应最近对我们的信[G. G. Plunk和T. Tatsuno，Phys. Rev. Lett. 106，165003（2011）]。该评论声称，我们的论点频谱转移方向是不完整的。这篇评论对我们的论点作了不完整的说明。我们解释了我们的信的论点，在充分，是自成一体的一致性和良好的数字证据的支持。评论中的其他技术陈述被解释为不正确。我们引导感兴趣的读者阅读我们即将发表的文章，这篇文章应该澄清任何剩余的技术模糊之处，并阐明更深层次的物理问题。
2011-06-05 physics.plasm-ph
Intermittent turbulence and turbulent structures in a linear magnetized plasma
在美国加州大学洛杉矶分校的大型等离子体装置（LAPD）中，在限制器的阴影中观察到了强间歇性湍流[W。Gekelman，H. Pfister，Z. Lucky，J. Bamber，D. Leneman和J. Maggs，Rev. Sci. Inst. { \bfseries 62}，2875（1991）]。湍流的振幅概率分布函数（PDF）是强烈偏斜的，其中密度耗尽事件（或“洞”）在高密度区域中占主导，而密度增强事件（或"斑点“）在低密度区域中占主导。二维交叉条件平均表明，斑点是分离的，向外传播的对流结构，具有明确的偶极电位，而孔似乎是一个更广泛的湍流结构的一部分。对这些斑点的统计研究表明，它们的典型尺寸是离子声波回旋半径的十倍，典型速度是声速的十分之一。
2005-12-20 physics.plasm-ph
A Linear Technique to Understand Non-Normal Turbulence Applied to a Magnetized Plasma
在具有高度非正交线性特征向量的非线性动力学系统中，线性非模态分析比简正模态分析在预测湍流特性方面更有用。然而，非模态结构的非平凡时间演化使得定量理解和预测变得困难。我们提出了一种技术来克服这个困难，通过模拟平流非线性对空间湍流结构的影响。非线性被视为一个周期性的随机化力与时间尺度一致的临界平衡参数。我们将此技术应用于大型等离子体装置（LAPD）中的漂移波湍流模型[W。Gekelman \emph{et al.}，Rev. Sci. Inst. { \bf 62}，2875（1991）]，其中非模态效应支配湍流。我们比较得到的增长率谱从非线性模拟，表现出良好的定性协议，特别是在本征模增长率谱比较。
2014-06-19 physics.plasm-ph
Generation of focusing ion beams by magnetized electron sheath acceleration
本文首次对激光驱动鞘层离子在千特斯拉水平外加磁场中的加速过程进行了三维粒子模拟。所施加的磁场在与热电子鞘层的随时间演变的磁化相关联的加速过程中产生两个不同的阶段，并且导致具有强烈增强的能量和数量的多个种类的聚焦、磁场定向的离子源。添加磁场的好处在2D模拟中被淡化，这强烈表明在实验相关条件下观察磁场效应的可行性。
2020-01-17 physics.plasm-ph
On the spatio-temporal behavior of magnetohydrodynamic turbulence in a magnetized plasma
采用直接数值模拟方法对三维磁流体动力学（MHD）湍流进行了数值模拟，分析了磁场涨落的时空行为。考虑了平均背景磁场值相对较小、中等和较大的情况。（波数）尺度相关的时间关联函数直接计算不同的模拟，改变平均磁场值。从这个关联函数的时间去相关计算和比较不同的理论时间，即，本地非线性时间，随机扫描时间，和Alfvénic时间，后者是一个波的效果。据观察，时间去相关占主导地位的扫描效果，只有在大值的平均磁场和波矢量主要对准这个字段的时间去相关控制Alfvénic效应。
2016-08-29 physics.plasm-ph
Turbulent Contributions to Ohm's Law in Axisymmetric Magnetized Plasmas
本文利用从自洽作用角输运理论导出的欧姆定律的湍流推广，分析了磁湍流对轴对称磁化等离子体中电流密度的影响。除了众所周知的超电阻（螺旋度守恒）的贡献，广义欧姆定律包含一个异常的电阻率项，和一个湍流的自举类项成比例的电流密度导数。传统和先进方案的平衡和湍流剖面特征方程的数值解表明，槽“湍流自举”效应和异常电阻率湍流可以产生功率和平行电流，这是相当大的一部分（约20-25%）的相应的影响与新古典自举效应。湍流峰值和压力梯度的对准程度在确定稳态区域中起着重要作用。在全自举托卡马克装置中，超电阻率是克服空心电流剖面本征限制的关键。
2017-03-17 physics.plasm-ph
Transition from weak to strong turbulence in magnetized plasmas
在描述离子温度梯度不稳定性激发的磁化等离子体中静电湍流的简化（$4$ D）动力学系统的框架内，研究了湍流热通量相对于静电势的标度。数值模拟由通用重整化湍流模型如静电湍流的$2$ D流体模型[Y.~ Z.~ Zhang和S.~ M.~ Mahajan，Phys.~流体B 5（7），第~页2000（1993）]。一个基本的，也许是普遍的结果，这种理论模拟组合是存在两个不同的渐近状态（可分为弱湍流（WT）和强湍流（ST）状态）的证明，其中湍流扩散率$Q$标度与静电能$\|ϕ\|^2$测量的湍流强度完全不同。在WT $Q \propto \|ϕ\|^2$的情况下，而在ST $Q$具有较弱的静电能的依赖性和规模为$\|ϕ\|$。
2018-11-20 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Laboratory-scale Perpendicular Collisionless Shock Generation and Ion Acceleration in Magnetized Head-on Colliding Plasmas
该研究通过大规模粒子网格模拟，在实验室尺度磁化对头碰撞等离子体中实现了垂直无碰撞激波的产生，观察到约四倍密度跃升、磁场放大30倍及离子幂律加速，为天体物理磁场放大与激波粒子加速提供了直接联系。
2024-05-23 physics.plasm-ph
Upper-hybrid wave driven Alfvenic turbulence in magnetized dusty plasmas
本文研究了带电尘埃等离子体中静电上混杂波和阿尔芬波的非线性耦合动力学。数值求解了一对描述UH波包络（包括相对论电子质量增加）与密度以及与AWs相关的压缩磁场扰动相互作用的非线性方程组，表明由于不稳定UH波的调制不稳定性，许多相干孤立波图案可以被激发和饱和。这些孤立模式的演化也显示出时空相干，时间以及时空混沌的状态，由于碰撞和融合的模式在随机运动。此外，这些时空特征表现出的小波功率谱分析。结果表明，尘埃磁等离子体中波能的重新分配发生在高次谐波模上，而高次谐波模又导致了阿尔文湍流的产生。这种情况可能发生在土星磁层附近，因为卡西尼号航天器在那里观察到许多静电孤立结构。
2011-02-14 physics.plasm-ph
Nonlinear Reconnection in Magnetized Turbulence
最近对强磁化等离子体湍流的分析工作假设存在一系列尺度，其中撕裂不稳定性可能支配能量级联。在本文中，我们估计的条件下，这种撕裂可能会引起充分的非线性磁重联的湍流涡旋，从而使显着的能量转换和耗散。当这些条件得到满足时，一个新的湍流区域就会出现，其中重连驱动的能量耗散变得很常见，而不是当它们不满足时必然出现的罕见特征。
2019-07-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Second harmonic electromagnetic emission of a turbulent magnetized plasma driven by a powerful electron beam
计算了强流电子束在磁化等离子体中激发强湍流时的二次谐波电磁辐射功率。结果表明，简单的分析模型的强等离子体湍流与假设的恒定的泵功率是能够解释实验观察到的电磁辐射作为单独的崩溃事件的后果的突发。计算结果表明，在湍流谱的长波部分发生的三波相互作用过程的电磁辐射功率与实验结果在数量级上一致。
2012-02-15 physics.plasm-ph
Measurement of ion acceleration and diffusion in a laser-driven magnetized plasma
University of Oxford（牛津大学）
本研究通过激光驱动磁化等离子体实验，测量了离子加速与扩散过程，探讨了波粒相互作用及下混漂移不稳定性在其中的作用机制。
2026-02-28 physics.plasm-ph
Critically balanced ion temperature gradient turbulence in fusion plasmas
导出了磁化环形等离子体中离子温度梯度驱动湍流的标度律，并与直接数值模拟进行了比较。预测的湍流波动幅度，空间尺度，以及由此产生的热通量对温度梯度和磁场线间距的依赖关系被发现同意与数值计算结果在驱动和惯性范围。证据提供支持的临界平衡猜想，平行流和非线性垂直去相关时间是可比的，在所有的空间尺度，导致平行和垂直的空间尺度之间的缩放关系。这表明，即使是强磁化等离子体湍流本质上是三维的。
2011-09-12 physics.plasm-ph
Kinetic intermittency in magnetized plasma turbulence
我们采用磁化等离子体湍流，描述的gyrokinetic形式主义在一个区间内，从年底的流体尺度的电子gyroradius，介绍动力学双折射的第一次研究，其中直接形成的非线性结构的分布函数进行分析，占线性（朗道共振）和非线性相位混合产生的速度空间相关性。电子结构被发现是强烈的间歇性和线性相位混合为主，而非线性相位混合占主导地位的弱间歇离子。这是第一次的空间磁不稳定性和线性相位混合被证明是自洽的电子，并作为磁场以下的磁不稳定性的电子在小尺度上，解释为什么磁岛的地方占主导地位的朗道阻尼在稳态湍流。
2016-12-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
Turbulence and order in magnetized flowing plasmas
本白皮书已提交给2019-2020年APS-DPP-CPP（美国物理学会等离子体物理社区规划过程分部）等离子体发现科学。它强调了对包括全局和局部模型在内的多种计算方法的需求，以及对复杂和多尺度磁和流主导的天体物理系统中物理模型层次结构的需求。湍流小规模与大规模发电机和湍流与有序带状流在这样的系统中的例子进行了讨论。
2020-11-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Energy transfer and dual cascade in kinetic magnetized plasma turbulence
非线性相互作用如何在可用的自由度上重新分配波动能量的问题，在磁化弱碰撞等离子体中的湍流和输运研究中具有根本的重要性，范围从空间设置到聚变装置。在这封信中，我们提出了一个理论的双重级联发现在这样的等离子体，它预测了一系列的新的行为，区分这种级联的中性流体湍流。这些现象解释的非线性陀螺动力学的光谱传输的约束性质。伴随这一理论的是这些现象的第一次观察，通过直接数值模拟获得使用gyrokinetic代码{ \tt AstroGK}。所发现的基本机制提供了一个框架，了解湍流能量传递耦合尺度本地和非本地。
2011-04-15 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Drift reduced Landau fluid model for magnetized plasma turbulence simulations in BOUT++ framework
最近在BOUT++框架内对漂移减少的朗道流体六场湍流模型进行了升级。特别是，这个新的模型采用了一个新的归一化，增加了体积通量驱动源选项，并行热通量的朗道流体封闭和拉普拉斯反演求解器，它能够捕捉n=0轴对称模式的演变在现实的托卡马克配置。这些改进大大扩展了模型研究更广泛的托卡马克边缘现象的能力，并且对于建立能够同时考虑瞬态（例如，ELM，中断）和运输时间尺度模拟。
2021-06-17 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Velocity-Space Cascade in Magnetized Plasmas: Numerical Simulations
在二维空间几何中，通过直接数值模拟研究等离子体湍流。使用混合Vlasov-Maxwell模型，我们研究了速度空间级联的可能性。Servidio { \it et al.} [PRL，{ \bf 119}，205101（2017）]，由应用于航天器测量的三维Hermite分解支持，表明离子速度分布的速度空间波动遵循宽带幂律Hermite谱$P(m)$，其中$m$是Hermite指数。我们数值探讨这些机制在一个更磁化制度。我们发现：（1）由于外加磁场的存在，等离子体在速度空间中表现出光谱各向异性（2）能量分布遵循上述理论-观测工作中提出的预测$P(m)\sim m^{-2}$;（3）速度-空间活动在空间上是间歇性的，在相干结构（如湍流产生的重连电流片）附近增强。这些结果对弱碰撞等离子体的非线性动力学研究具有重要意义。
2018-03-06 physics.plasm-ph
Turbulence in Magnetized Pair Plasmas
研究了强磁化低β对等离子体中的阿尔夫维尼克型湍流。一组耦合的方程的演变的磁和流动的潜力，推导出，涵盖流体和动力学尺度。在流体（MHD）范围内，这些方程与电子-离子等离子体的方程相同，因此这些尺度下的湍流预计具有Alfvénic性质，表现出临界平衡，动态对齐，并在小尺度下过渡到撕裂介导的状态。临界尺度，在该过渡到撕裂介导的范围内发生的推导，并在该范围内的光谱斜率被预测为$k_\perp^{-8/3}$（或$k_\perp^{-3}$，取决于假设的重新连接配置的细节）。在电子（和正电子）趋肤深度以下的尺度上，有人认为湍流是由惯性阿尔文波的级联决定的，我们证明了这导致了磁能谱$\propto k_\perp^{-11/3}$。
2018-05-23 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Weak magnetohydrodynamic turbulence of magnetized plasma
研究了热压力小于磁场压力时强磁化等离子体中磁流体力学（MHD）波的弱湍流。在这种情况下，主要的非线性机制是快磁声波和Alfvenic波对慢磁声波的共振散射。结果，前一种波相对于后一种波充当高频波，使得HF波的总数-绝热不变量-另外保持不变。在弱湍流制度，这个不变量示出产生的Kolmogorov型频谱的HF波向大尺度区域的恒定通量。在短波区，另一个柯尔莫哥洛夫谱可以实现一个恒定的能量通量。这两种类型的湍流谱的显式的角度依赖性被发现的传播角接近的平均磁场的方向。
2001-09-25 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Investigating particle acceleration dynamics in interpenetrating magnetized collisionless super-critical shocks
碰撞无碰撞激波出现在各种各样的天体物理现象中，被认为是宇宙中粒子加速的可能来源。我们以前研究过单个超临界激波（其磁声马赫数高于临界值2.7）（Yao等人，2021，2022）以及两个亚临界激波碰撞（Fazzini等人，2022）引起的粒子加速。在这里，我们建议对来自互穿超临界冲击的加速粒子进行测量，以观察这种事件的“锁相效应”（Fazzini et al. 2022）。与单一超临界无碰撞冲击相比，这种效应预计将显著提高能量化离子的能谱。因此，我们预计，在拟议的实验中获得的结果可能会对我们理解宇宙中粒子的离子加速的一种主要来源（热离子的加速，而不是已经充满能量的离子的二次加速机制）产生重大影响。
2022-08-12 physics.plasm-ph
First-principles Fermi acceleration in magnetized turbulence
该工作提供了E.磁流体动力学（MHD）湍流中粒子加速的费米模型，将磁流率与磁场线的速度梯度联系起来，并在湍流不稳定性的多重分形图像中表征。然后推导出分布函数在动量空间中的输运方程。这种描述被证明是由一个大规模的数值模拟强MHD湍流。目前，一般的框架可以用来模拟粒子加速在各种环境中。
2022-10-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
On the effect of intermittency of turbulence on the parabolic relation between skewness and kurtosis in magnetized plasmas
本文的目的是促进科学的讨论，已经引发了实验观察的峰度和偏度之间的二次关系的湍流波动存在于聚变等离子体和其他非线性物理系统。在本文中，我们提供了一个一般的统计模型，该模型将观测到的$K = aS^2 + b$关系归因于实验信号的变化不稳定性。该模型是一个双随机变量模型，其构造是为了捕捉真实信号的本质间歇性特征。其中一个变量是潜在的间歇性事件（例如湍流结构）的振幅，而另一个变量则与系统的不稳定性水平有关。这个简单的模型可以将物理意义归因于$a$和$b$系数，因为它们表征间歇事件的时空统计。通过构造一个粒子守恒的高斯模型，可以很好地再现实验测量的$a$和$b$系数。
2014-02-18 physics.plasm-ph
Confinement Efficiency and Stability of a Toroidal Magnetized Plasma Device with Sheared Magnetic Field Lines using an Internal Ring Conductor
在一个新的实验室环形等离子体装置中，包括由内部圆形导体产生的极向磁场，在不同的情况下，磁化等离子体的约束效率和湍流水平进行了研究。当建立足够的极向磁场时，等离子体密度大大增强。此外，当存在旋转变换时，通常在没有磁场线剪切的环形器件中发现的不稳定性和湍流被抑制。等离子体衰减时间的测量允许确定粒子的约束时间，其与玻姆扩散时间和由不同扩散模型（特别是新古典扩散）预测的值进行比较。
2012-11-09 physics.plasm-ph
Coherent Acceleration of Magnetized Ions by Electrostatic Waves with Arbitrary Wavenumbers
本文研究了在均匀磁场B0中离子与两个静电波相互作用的相干加速问题。这是先前对垂直于B0传播的波的分析的推广，以包括沿B0的波数的影响。Lie变换技术被用来开发描述离子运动的微扰理论，并与完整的运动方程的数值解的结果进行比较。当多普勒频移波频率相差离子回旋频率的近整数倍时，发生相干振荡。当两个波的平行波数的差异增加时，离子的相干散射被限制在相空间的一小部分。讨论了离子的散射及其与波参数的关系。
2003-07-02 physics.plasm-ph
Search for optimal 2D and 3D wave launching configurations for the largest acceleration of charged particles in a magnetized plasma, Resonant Moments Method
提出了用于增强磁化等离子体中带电粒子加速的最佳二维、三维波发射结构。相对于磁场倾斜地发射初级波，并且垂直地发射次级低振幅波。的初级波的发射角度的效果，和二次波的存在进行了研究。最高性能的三维（3D）配置的理论预测提出了使用共振矩方法（RMM）的基础上估计的时刻内的共振层（RL）计算的速度分布函数。它们表明存在一个最佳的角度对应于非平行发射。直接的统计模拟表明，它是可能的，以提高平均电子速度的数量级相比，单独的初级波发射。这是一个很有希望的结果，因为二次波的振幅比一次波的振幅低十倍。所使用的参数与行星电离层和磁层中电子回旋共振加热和电子加速的磁等离子体聚变实验有关。
2004-11-22 physics.plasm-ph
Trinity: A Unified Treatment of Turbulence, Transport, and Heating in Magnetized Plasmas
为了忠实地模拟ITER和其他现代聚变装置，必须在五维相空间和时间中解析电子和离子的波动尺度。同时，必须考虑这种湍流与大尺度等离子体轮廓的缓慢演变的相互作用。由于涉及的规模和高维问题的巨大范围，解决第一性原理全球模拟是非常具有挑战性的使用传统的（蛮力）技术。在这篇论文中，解决湍流的问题是通过发展速度空间分辨率诊断和自适应碰撞性，允许使用近似的最小必要耗散的速度空间动力学的置信模拟。关于大范围的尺度，已经开发了一种新的方法，其中湍流计算从多个回旋通量管模拟耦合在一起使用传输方程，以获得自洽的，稳态的背景配置文件和相应的湍流通量和加热。这种方法体现在一个新的代码，三位一体，这是能够发展平衡配置文件的多个物种，包括电磁效应和现实的磁性几何形状，在传统的全球模拟的成本的一小部分。此外，一个先进的模型物理碰撞运营商的陀螺动力学已被推导和实施，允许研究碰撞湍流加热，这还没有得到广泛的研究。为了证明耦合通量管方法的实用性，从三位一体模拟的ITER等离子体的核心的初步结果。
2009-01-22 physics.plasm-ph
Reduction of compressibility and parallel transfer by Landau damping in turbulent magnetized plasmas
采用线性Landau阻尼和有限Larmor半径（FLR）修正的FLR-Landau流体模型，对磁化等离子体中的衰减湍流进行了三维数值模拟。结果表明，与可压缩Hall-MHD的模拟相比，线性朗道阻尼是负责显着的磁声波阻尼，这是一致的线性动力学理论。当β参数不太小时，流体的可压缩性和沿环境磁场的平行能量级联也被显著抑制。与Hall-MHD相比，FLR-Landau流体模型可以正确地描述无碰撞等离子体（如太阳风）中的湍流，从而解释其几乎不可压缩的行为。
2011-09-12 physics.plasm-ph
Numerical turbulence simulations of intermittent fluctuations in the scrape-off layer of magnetized plasmas
通过简化流体模型的数值湍流模拟，研究了磁约束等离子体边界的间歇性起伏，该模型描述了等离子体密度和电漂移涡在垂直于磁场的二维平面内的演化.两种不同的情况下被认为是，一个描述电阻漂移波的边缘区域和另一个只包括由于不利的磁场曲率的交换不稳定性在刮除层。通过单点记录获得的长数据时间序列的分析进行比较，描述的等离子体波动作为一个叠加的不相关的脉冲的随机模型的预测。对于这两种情况下的调查，径向颗粒密度分布在刮落层是指数与径向恒定的尺度长度。在远刮除层中的粒子密度波动的概率密度函数具有指数尾。斑点状结构的径向运动导致大振幅的爆发，峰值振幅和它们之间的等待时间呈指数分布。平均爆发形状是很好地描述了一个双边指数函数。粒子密度的频率功率谱密度仅仅是平均爆发形状的频率功率谱密度，并且对于刮除层中的所有径向位置是相同的。从数值模拟中得到的涨落统计与最近的磁约束等离子体的实验测量结果非常一致。统计框架定义了一个新的边界湍流模拟验证度量。
2021-02-15 physics.plasm-ph
Nondiffusive suprathermal ion transport in simple magnetized toroidal plasmas
本文研究了在理想交换不稳定性驱动的静电湍流存在下，简单磁化环形等离子体中的超热离子动力学。从流体模拟的湍流场中使用的非相对论方程的离子运动计算超热示踪离子轨迹。超热离子分散开始于一个短暂的弹道阶段，在此期间粒子不与等离子体相互作用，随后是湍流相互作用阶段。在这个简单的系统中，我们观察到整个光谱的超热离子动力学，从亚扩散到超扩散，取决于束能量和湍流振幅。我们估计的弹道阶段的持续时间，并确定在相互作用阶段的基本机制，确定超热离子分散的光束能量和湍流波动幅度的字符。
2011-12-08 nlin.CD physics.plasm-ph
Comment on "Energy Transfer and Dual Cascade in Kinetic Magnetized Plasma Turbulence"
我们认为，转让的限制，在信[G。Plunk和T. Tatsuno，Phys. Rev. Lett. { \bf 106}，165003（2011）]，但不正确，没有给出转移和/或级联方向，然而，可以通过在本评论中计算的绝对平衡来辅助，遵循Kraichnan [R. H. Kraichnan，Phys. Fluids { \bf 102}，1417（1967）].根据基本动力学，关于只有一个或没有对角分量的转移的重要陈述之一可以被证明是不适当的。指出了一些数学错误。
2011-11-27 nlin.CD physics.plasm-ph
Particle acceleration at magnetized, relativistic turbulent shock fronts
本文首次通过模拟证明，在轻度相对论性磁化正负电子对激波中，强湍流可在超光速位形下重新激活粒子加速，并产生幂律谱，且高磁化时湍流随机加速可取代激波加速。
2023-07-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The Inherently Three-Dimensional Nature of Magnetized Plasma Turbulence
人们常常毫无根据地断言或暗示等离子体湍流的二维研究结果适用于感兴趣的三维等离子体环境。应用投影方法推导出两个标量方程，支配的理想不可压缩磁流体动力学（MHD）等离子体湍流的Alfvenic和伪Alfvenic分量的非线性演化。这些方程的数学形式清楚地表明了等离子体湍流固有的三维性质，从而能够分析常用于研究等离子体湍流的二维极限的非线性特性。在磁化等离子体系统中自然产生的各向异性极限k_perp >>k_parallel中，垂直2D极限保留了仅由阿尔芬波动介导的主要非线性，但缺乏与捕获湍流能量的各向异性级联所需的线性项相关的波动物理。在平面二维极限下，非线性能量传递由伪Alfven波控制，Alfven波被降级为被动角色。在倾斜的2D限制，一个不可避免的方位角的依赖性连接的波矢量分量将可能导致人工方位角的不对称性，在所得的湍流动力学。因此，这些2D限制都不足以完全捕获丰富的三维非线性动力学等离子体湍流的演变至关重要。
2014-06-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Local relaxation and scale-dependent alignment in compressible, magnetized turbulence
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Toronto（多伦多大学）；Institute for Advanced Study（高等研究院）
通过高达10,368^3分辨率的驱动净通量和无净通量MHD湍流模拟，发现能量均分尺度以下存在符号混合的速度-磁场、速度-涡度和磁-电流对齐斑块，并建立了预测标度指数的恒定通量输运模型。
2026-09-15 astro-ph.GA nlin.CD physics.flu-dyn
Autoresonant laser acceleration of electrons in a strongly magnetized plasma solenoid
本文研究强磁化等离子体螺线管中的电子直接激光自共振加速，分析不同装置构型并估计加速效率与共振磁场，论证实际全光学方案产生高能电子束的可行性。
2024-05-10 physics.acc-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
Mildly relativistic magnetized shocks in electron-ion plasmas -- II. Particle acceleration and heating
本文用前所未有的高分辨率二维粒子模拟方法研究了电子-离子等离子体中弱相对论磁化冲击下粒子的加速和加热。电子在冲击波处被超绝热加热，并且从质子到电子的大部分能量转移发生在冲击波处或冲击波下游。我们是第一个证明，冲击波涟漪是至关重要的电子在冲击波。它们与质子的比例远低于均分。下游的电子光谱近似热与有限的超热幂律分量。我们的研究结果进行了讨论的背景下，尾流场加速和建模的电磁辐射耀变体核心。
2021-01-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Turbulence and transport in two-dimensional magnetized electron plasmas
受外磁场约束的电子等离子体在与约束磁场正交的二维平面内表现出变化。发展了一个非线性流体模拟程序，研究了非均匀磁等离子体中二维电子等离子体波湍流的性质。结果表明，平均电场引起的密度梯度对流对能量级联和跨场电子输运等特征非线性相互作用过程有重要影响.初始的随机湍流状态演变为一个间歇状态，其中涡量的前向级联与电势波动的反向级联共存。后者导致在2D电子等离子体中形成大尺度实体，并且可以通过寻求类似偶极配置形式的精确非线性相干涡旋解来理解。能量级联通常由Kolmogorov型$k^{-5/3}$谱控制。与实验观察结果一致，我们发现，电子输运的改善显着的应用程序的外部施加的电场。
2008-03-19 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Dual cascade and its possible variations in magnetized kinetic plasma turbulence
通过配分函数和泛函积分的格林函数，得到了具有连续速度场的静电陀螺运动的绝对平衡。新的结果证明并解释了量子化/离散化或采取速度的连续极限的处方。我们早期工作的附录D中的错误[J。Z. Zhu和G. W. Hammett，Phys. Plasmas { \bf 17}，122307（2010）]进行解释和校正。当速度离散的格子间距足够大时，在负温度状态下，所有不变量都集中在最低傅立叶模处，这可能预示着二维磁化等离子体湍流中双级联图像的可能变化。
2012-06-09 math-ph math.MP nlin.CD
[Plasma 2020 Decadal] Multipoint Measurements of the Solar Wind: A Proposed Advance for Studying Magnetized Turbulence
一个多机构、多国科学小组不久将提交美国航天局的一项建议，即建造一个航天器星座，以跨越多种尺度的群飞行进入近地太阳风，以便获得急需的测量数据，揭示磁化湍流的基本动力学。这份提交给等离子体2020年十年调查委员会的白皮书简要概述了构成引人注目的等离子体物理研究领域的湍流系统，包括为什么需要这项任务，以及这项任务将如何实现揭示能量如何在整个宇宙的等离子体中跨越尺度和边界转移的目标。
2019-08-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Dependence of Particle Acceleration Efficiency on Shock Velocity in Weakly Magnetized Electron-Ion Shocks
Columbia University（哥伦比亚大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Flatiron Institute（平托研究所）
研究弱磁化准平行激波中粒子加速，利用二维粒子模拟，发现离子加速效率与激波速度关系及两种主导机制差异，电子加速效率强烈依赖激波速度，还探讨了结果在相关天文现象中的应用。
2026-07-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Scalar Dissipation Criticality in Compressible Magnetized Turbulence
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Flatiron Institute, Simons Foundation（西蒙斯基金会平顿研究所）；School of Mathematics, IAS, Princeton（普林斯顿高等研究院数学学院）；GSSI, L’Aquila, Italy（意大利拉奎拉全球南方科学研究所）
该研究将标量湍流理论推广至可压缩磁化流动，证明在特定标度指数条件下反常耗散不可能发生，并给出Yaglom定律的可压缩类比，为等离子体输运提供诊断依据。
2026-09-22 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-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
Intermittency and Dissipative Structures Arising from Relativistic Magnetized Turbulence
本研究通过广义She-Leveque模型分析相对论磁化湍流的间歇性，揭示耗散结构维数与填充率随磁化强度和磁场涨落的变化，为包含相干结构粒子加速的新理论提供依据。
2024-03-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Wave turbulence in magnetohydrodynamics
本章主要回顾了近二十年来在不可压缩和可压缩情况下磁化等离子体（MHD、Hall MHD和电子MHD）中波动湍流的研究进展。重点是均匀和各向异性湍流，通常提供了最好的理论框架，调查空间和实验室等离子体。行星际介质和太阳大气作为两个例子的介质中的各向异性波湍流是相关的。波湍流的最重要的结果报告和讨论的背景下，空间和模拟磁化等离子体。重要的问题和可能的虚假解释最终进行了讨论。
2012-01-06 astro-ph.SR nlin.CD physics.plasm-ph
Magnetized compressible turbulence with a fluctuation dynamo and Reynolds numbers over a million
本研究开展了雷诺数超百万的超音速MHD湍流高分辨率模拟，发现动能谱在动能主导与强磁化尺度间存在突变，并揭示了局部弛豫区域的形成机制及其对级联过程和涨落发电机饱和的深刻影响。
2024-05-29 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.comp-ph
A magnetized strongly turbulent corona as the source of neutrinos from NGC 1068
本文提出活动星系核NGC 1068中心黑洞周围的磁化强湍流日冕是高能中微子的来源，通过非共振随机加速机制，解释了IceCube观测到的中微子通量与谱形。
2024-07-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonlinear Terms of MHD Equations for Homogeneous Magnetized Shear Flow
本文导出了磁化流体不可压缩剪切流的MHD方程组，并考虑了它们在波矢空间中的解。线性化的方程给出了著名的慢磁声波的放大和描述的磁旋转不稳定性。我们分析中的非线性项导致了MHD（阿尔文和伪阿尔文）波的湍流和自持谱密度的产生。讨论了在k空间中弱湍流数值模拟和吸积盘有效粘性计算的前景。
2011-03-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Standard map in magnetized relativistic systems: fixed points and regular acceleration
本文研究了在外加磁场作用下，相对论性粒子与任意振幅静电波相互作用的标准映象的概念。该地图是足够的物理设置，波和粒子相互作用的冲动，并允许一系列的分析结果，以准确地获得。与传统形式的标准映象不同，本映象在波幅上是非线性的，并表现出一系列特殊的性质。在这些性质中，我们讨论了涉及映射的不动点和加速器制度的关系。
2010-07-30 nlin.CD physics.acc-ph physics.plasm-ph
Nonlinear Development of Streaming Instabilities In Strongly Magnetized Plasmas
本文研究了在有引导场的磁重联中形成的电流层中流动不稳定性的非线性发展。理论和三维粒子模拟揭示了两个不同的阶段。首先，平行布尼曼不稳定性增长并捕获低速电子。剩余的电子驱动两种形式的湍流：平行电子-电子双流不稳定性和近垂直的低混杂不稳定性。高速电子与湍流共振，并将动量传递给离子和低速电子。
2009-03-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Photon Acceleration in Magnetized Plasma: A Mechanism for Fast Radio Bursts
ELI Beamlines Facility, Extreme Light Infrastructure ERIC（欧洲极端光基础设施大型设施）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；National Institutes for Quantum Science and Technology (QST), Kansai Institute for Photon Science（量子科学技术研究机构（QST）关西光子科学研究所）；University of Oxford（牛津大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Michigan（密歇根大学）；Sorbonne Université（索邦大学）
研究基于相对论激波在磁化等离子体中传播的光子加速机制来解释快速射电暴，通过激波前沿密度调制产生折射率扰动转化辐射，其预测的射电暴频率等与磁星磁层情况相符。
2026-08-31 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Laboratory observation of ion acceleration via reflection off laser-produced magnetized collisionless shocks
本研究在激光产生的磁化等离子体中，首次通过实验直接观测到超临界准垂直无碰撞激波反射加速离子的现象，结合模拟揭示了动生电场的加速作用，可为地球弓激波的准单能快离子成分提供解释。
2023-08-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Radiative Particle-in-Cell Simulations of Turbulent Comptonization in Magnetized Black-Hole Coronae
本文首次利用辐射粒子模拟研究中等光学深度等离子体中的阿尔芬湍流，揭示黑洞冕中体康普顿化主导形成约100 keV发射峰、非热粒子产生MeV谱尾的机制，并成功复现Cyg X-1硬态谱。
2024-01-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Effective theory for stochastic particle acceleration, with application to magnetized turbulence
本文提出随机费米加速的有效理论，将其应用于磁流体动力学湍流，系统评估各尺度对平流和扩散系数的贡献，揭示粒子在涡旋结构或强磁力线弯曲处被束缚时加速达到峰值的机制，并与数值结果吻合。
2025-07-04 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Particle Diffusion and Acceleration by Shock Wave in Magnetized Filamentary Turbulence
我们扩展了非共振散射理论的粒子扩散磁化电流丝，通常可以比较天体物理学的喷气机，包括活动星系核喷气机。在一个高等离子体β区域，定向体流是一个自由能量源，通过建立湍流磁场的电流抑制不稳定性，一个新版本的准线性理论来描述测试粒子的扩散提出。该理论依赖于这样一个前提，即注入的高能粒子不会被困在围绕并渗透细丝的磁场的小尺度结构中，而是被细丝偏转，从而开启了一个新的能量体系，与粒子注入相比，该体系由跃迁介导。从一个准线性型方程导出的扩散系数被施加到估计的冲击波传播通过射流的颗粒的随机加速的时间尺度。系统地给出了加速离子和电子的可达到的最高能量的一般标度，以及可能的能量限制的特征时间的标度。我们还讨论了一个可行的方法来验证理论预测。强烈的、各向异性的湍流反射宇宙细丝可能是最近的空气簇射实验中探测到的最高能量超过100 EeV（10^{20} eV）的宇宙射线加速机制问题的关键。
2005-10-26 astro-ph hep-ph physics.plasm-ph
