Laboratory evidence of electron pressure anisotropy driving plasmoid mediated magnetic reconnection
Light Stream Labs LLC（Light Stream Labs 有限责任公司）；LULI - CNRS, CEA, UPMC Univ Paris 06 : Sorbonne Université, Ecole Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（LULI - 法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，巴黎第六大学：索邦大学，综合理工学院，巴黎理工学院）；INRS-EMT；University of Bordeaux, Centre Lasers Intenses et Applications, CNRS, CEA, UMR 5107（波尔多大学，高强度激光中心，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会）；Central Laser Facility, Rutherford Appleton Laboratory（中央激光设施，卢瑟福·阿普尔顿实验室）；Technion Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；CELIA, Université de Bordeaux–CNRS–CEA, UMR 5107（CELIA，波尔多大学-法国国家科学研究中心-法国原子能和替代能源委员会）；Sorbonne Université, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, LUX（索邦大学，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心）
研究通过3D混合模拟与激光驱动实验，发现电子压力各向异性是撕裂不稳定性增长的关键驱动因素，为实验室和天体等离子体磁重联动态评估奠定基础。
2026-04-16 physics.plasm-ph
Laboratory observation of plasmoid-dominated magnetic reconnection in hybrid collisional-collisionless regime
磁重联是磁场拓扑结构的断裂和重组，是宇宙中普遍存在的将磁能快速释放到等离子体粒子中的基本过程。在大多数自然情况下，重联层两侧的等离子体性质是不对称的，特别是对于与密度和温度的组合相关联的碰撞率，并严格确定重联机制。迄今为止，所有关于磁重联的实验室实验都局限于纯碰撞或无碰撞的范围。在这里，我们报告了一个精心设计的实验研究非对称磁重联在一个新的混合碰撞-无碰撞制度之间的相互作用的激光烧蚀铜和CH等离子体。我们发现，在这样的混合政权的撕裂不稳定性的增长率仍然是非常大的，导致在快速形成多个等离子体团，低于在纯粹的无碰撞政权，但远高于碰撞的情况下。此外，我们还首次利用高分辨质子照相技术直接观测到了等离子体团主导的磁重联的拓扑演化全过程。
2022-02-25 physics.plasm-ph
Fermi Acceleration in Plasmoids interacting with Fast Shocks of Reconnection via Fractal Reconnection
我们提出了太阳耀斑中粒子加速模型和多次等离子体团喷射。非定常重联在电流片中产生等离子体团，并将它们驱逐到快激波中，在那里等离子体团中的粒子通过磁镜效应被反射到激波阵面的上游。当等离子体团通过激波阵面时，反射距离越来越短，驱动费米加速度，直到达到质子拉莫尔半径。等离子体团的分形分布也可能在自然地解释非热辐射的幂律谱中发挥作用。
2013-01-26 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
A novel kinetic mechanism for the onset of fast magnetic reconnection and plasmoid instabilities in collisionless plasmas
当相反的磁场通过电流片合并和湮灭时，磁重联可以爆炸性地释放磁能，驱动等离子体射流并将非热粒子群加速到高能量，在从空间和天体物理到实验室尺度的等离子体中。通过实验室实验和航天器观测，在证明在狭窄的动力学尺度电流片中如何快速耗散和重联方面取得了重大的实验进展。然而，一个挑战是要证明是什么触发了重新连接，以及它如何作为一个比这些动力学尺度大得多的全球系统的一部分快速有效地进行。在这里，我们显示实验的全面发展的过程中，电流片的形式，然后在离子动力学尺度分解成多个载流结构。结果是一致的撕裂的电流片，但修改碰撞动力学离子效应，这导致更大的增长率和数量的等离子体团比以前的实验中观察到的或相比，从标准的撕裂不稳定性理论和以前的非线性动力学重联模拟的预测。这一效应将增加等离子体团不稳定性在许多自然重联系统中的作用，在触发大范围自然等离子体的快速重联时应加以考虑，这些自然等离子体具有无碰撞、可压缩的流动，包括在地球磁鞘和磁尾以及在日球顶、在吸积盘以及在湍流高马赫数无碰撞激波中。
2021-12-06 physics.plasm-ph
Fast magnetic reconnection in the plasmoid-dominated regime
提出了一个通过随机等离子体团链的电阻性磁重联的概念模型。全球重连率被证明是独立的Lundquist数。等离子体团中的通量分布符合平方反比定律。有人认为，有一个有限的概率出现异常大的等离子体团，这可能会破坏链（并可能负责可观察到的大突发事件，在太阳耀斑和太阳耀斑崩溃）。给出了从磁流体力学过渡到无碰撞状态的判据。
2010-08-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Marginally Stable Current Sheets in Collisionless Magnetic Reconnection
在磁重联的非线性发展过程中形成的非碰撞电流片的特征在于具有小的厚度，其数量级为电子趋肤深度。它们可以变得不稳定，形成等离子体团，这使得磁重联过程达到高重联率。在这项工作中，我们调查的等离子体团的发展时，形成的电流片是纯粹的无碰撞，并在一个强大的引导场的存在下的边缘稳定性条件。我们分析的几何特征的重连电流片，是什么促使其伸长。一旦重连电流片形成，我们确定的制度，它是等离子体团不稳定。我们的研究表明，等离子体团可以得到，在这种情况下，从电流片的纵横比远小于在碰撞制度，和边缘稳定的电流层的等离子体流动通道保持$0.1$的逆纵横比。
2022-10-08 physics.plasm-ph
Collisionless magnetic reconnection in a plasmoid chain
利用二维Particle-in-Cell模拟方法研究了等离子体团链形成和演化的动力学特征。磁重联是由撕裂不稳定性在多个X点引发的。胞质团通过连续聚结而形成并在尺寸上增长。每一个链状等离子体团都有一个强的面外核心磁场和一个驱动聚结过程的面外电子流。聚结过程中X点的消失是由于反重联，即等离子体流入和流出相对于原始重联流型反向的磁重联。抗重联的特征在于霍尔磁场四极签名。两个新的动力学特征，没有报告的等离子体团链的演化，在这里揭示。首先，强烈的电场在垂直于分界面的平面内发展，并驱动等离子体团中的离子动力学。第二，几个双极电场结构被定位在等离子体团链附近。电子分布函数和相空间的分析揭示了逆流电子束的存在，不稳定的两个流的不稳定性，和相空间电子空穴沿重联分离。
2012-02-13 physics.plasm-ph physics.space-ph
Hall magnetohydrodynamic reconnection in the plasmoid unstable regime
一组约化的霍尔磁流体动力学（MHD）方程被用来评估大纵横比电流片的稳定性等离子体团（二次岛）的形成。在该分析中，重新连接由电阻率驱动，其发生在电阻趋肤深度$d_η\equiv S_L^{-1/2} \sqrt{L v_A/γ}$处，其中$S_L$是伦德奎斯特数，$L$是电流片的长度，$v_A$是阿尔文速度，并且$γ$是生长速率。对最近的电阻MHD分析的修正[N.] F. Loureiro，A. A. Schekochihin和S. C. Cowley，Phys.等离子体{ \bf 14}，100703（2007）]在碰撞足够弱使得$d_η$短于离子趋肤深度$d_i \equiv c/ω_{pi}$时产生。次级岛在这种霍尔MHD制度中生长得更快：与电阻性MHD中的$S_L^{1/4} v_A/L$和$S^{3/8}$相比，最大生长速率缩放为$(d_i/L)^{6/13} S_L^{7/13} v_A/L$，等离子体团的数量缩放为$(d_i/L)^{1/13} S_L^{11/26}$。
2011-08-16 physics.plasm-ph
Formation of Plasmoid Chains in Fusion Relevant Plasmas
等离子体团链的形成进行了探索的范围内的第一次泰勒问题，其中磁重联是由一个小振幅的边界扰动撕裂稳定的平板等离子体平衡。等离子体的磁流体动力学模型的数值模拟表明，对于非常小的等离子体电阻率和粘度，线性惯性相之后的非线性Sweet-Parker演化，这使得一个更快的重连制度，其特征在于由一个链的等离子体团，而不是一个较慢的卢瑟福阶段。
2014-12-02 physics.plasm-ph
Magnetic reconnection and stochastic plasmoid chains in high-Lundquist-number plasmas
对大伦德奎斯特数（$S$）下的磁重联进行了数值研究，研究了等离子体团占主导地位的$S$到$10^7$的磁重联. Uzdensky的理论模型{ \it et al.} [Phys. Rev. Lett. { \bf 105}，235002（2010）]进行了确认和部分修订。对于$S\gg10^4$，归一化重连率为独立于$S$的$\normEeff\sim 0.02$。等离子体团通量（$Ψ$）和半宽（$w_x$）分布函数按$f(Ψ)\sim Ψ^{-2}$和$f(w_x)\sim w_x^{-2}$缩放。$Ψ$和$w_x$的联合分布表明，等离子体团填充三角形区域$w_x\gtrsimΨ/B_0$，其中$B_0$是重连场。有人认为，这种功能是由于等离子体团合并。宏观的“怪物”等离子体团与系统的大小$w_x\sim 10$ %显示出现在几个阿尔文时间，独立于$S$，这表明大的破坏性事件是一个不可避免的功能大- $S$重联。
2011-08-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Anomalous Heating and Plasmoid Formation in a Driven Magnetic Reconnection Experiment
我们在准二维脉冲功率驱动的实验室中对磁重联进行了详细的研究。由超音速亚阿尔夫文碳等离子体流（$(V_{in}=50$ km/s）平流输送的反向磁场（$(B=3$ T）在薄电流层（$δ=0.6$ mm）内聚集在一起并相互湮灭。时间和空间分辨的光学诊断，包括干涉测量，法拉第旋转成像和汤姆逊散射，使我们能够确定该层的结构和动力学，流入和流出的性质和详细的能量分配过程中的重连过程。我们测量了高电子和离子温度（$(T_e=100$ eV，$T_i=600$ eV），远远超过了经典（斯皮策）电阻和粘性耗散。我们观察到等离子体团的重复形成和喷射，我们解释为在我们的实验中的双流体效应的证据。
2017-01-25 physics.plasm-ph
Can plasmoid-mediated reconnection occur in collisionless systems?
本文利用2.5维粒子模拟研究无碰撞系统中的次级等离子体团形成，发现真实质量比下无法形成次级等离子体团，且其对重联率无增强作用。
2025-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Electron acceleration by turbulent plasmoid reconnection
在太空和天体物理等离子体中，就像在行星磁层中一样，如水星，高能电子经常在电流片（CS）附近发现，这暗示了电子通过磁重联加速。不幸的是，通过重联的电子加速还没有得到很好的理解。特别是湍流等离子体团重连的加速。我们已经研究了电子加速湍流等离子体团重联，所描述的MHD模拟，通过测试粒子计算。为了避免将所有相关的湍流尺度分解到耗散尺度，采用平均场湍流模型来描述亚网格尺度（SGS）的湍流及其通过湍流电动势（EMF）的影响。平均场模型将湍流电动势描述为电流密度、涡度、磁场以及湍流能量、交叉螺旋度和剩余螺旋度的平均值的函数。我们发现，主要在湍流重联的X点周围，强烈增强的局部电动势最有效地加速了电子并导致幂律谱的形成。由湍流引起的磁场对准的电动势主导电子加速过程。缩放加速过程的参数的Hermean磁尾，电子能量高达60千电子伏，可以达到通过热等离子体的湍流等离子体团重联。
2018-06-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetohydrodynamic structure of a plasmoid in fast reconnection in low-beta plasmas
用二维磁流体力学模拟方法研究了低β等离子体快速重联中的等离子体团结构。一个高分辨率的激波捕获代码使我们能够探索各种激波结构：等离子体团后面的垂直慢激波，在外部区域的另一个慢激波，以及在前面的激波反射。在等离子体团内部也发现了类似开尔文-亥姆霍兹的湍流。得出的结论是，这些冲击是严格的功能，在重联在低β等离子体，重联喷流速度或上游阿尔芬速度超过声速。
2014-10-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonthermal electron and ion acceleration by magnetic reconnection in large laser-driven plasmas
磁重联是一个基本的等离子体过程，被认为在空间物理和天体物理中与爆炸现象相关的非热粒子的产生中起着关键作用。在高能量密度设施的实验开始探测在高伦德奎斯特数和大系统尺寸的重联的微观物理。我们已经进行了粒子在细胞（PIC）模拟，探索粒子加速激光驱动的重联实验相关的参数。我们研究粒子加速在大系统的尺寸，可能很快产生的最有活力的激光驱动器，如在国家点火装置。在这些条件下，我们显示了达到多等离子体制度，其中等离子体加速成为主导的可能性。我们的研究结果表明，从\textit{X}点等离子体团为主的加速与合并和收缩的等离子体团，进一步扩展的最大能量的幂律尾的粒子分布的电子。我们还发现第一次出现的系统大小依赖的非热离子加速驱动重联，在足够大的尺寸的离子的磁化允许它们被包含在磁场和通电的直接\textit{X}点加速。在可行的实验条件下，电子和离子可以达到$ε_{max,e} / k_{B} T_{e} > 100$和$ε_{max,i} / k_{B} T_{i} > 1000$的能量。利用PIC模拟与二进制蒙特卡罗库仑碰撞，我们研究碰撞等离子体团的形成和粒子加速的影响。这些结果的影响，了解重联在加速粒子在空间物理学和天体物理学中的作用进行了讨论。
2020-12-03 physics.plasm-ph
Plasmoid formation and strong radiative cooling in a driven magnetic reconnection experiment
本文首次研究了强辐射冷却磁重联，利用Z机器驱动铝线阵列产生重联层，观测到X射线脉冲和快速移动热点，证实了等离子体团的形成。
2024-01-09 physics.plasm-ph
Formation of Plasmoid Chains in Magnetic Reconnection
本文对电阻性磁流体动力学中磁重联现象进行了详细的数值研究，研究对象是以前无法得到的非常大的伦德奎斯特数（$10^4\le S\le 10^8$）。大纵横比的斯威特-帕克电流片被证明是不稳定的超阿尔文快速形成的等离子体（磁岛）链。等离子体团数按$S^{3/8}$标度，线性阶段的不稳定性增长率按$S^{1/4}$标度，与Loureiro等人的理论一致[Phys. Plasmas { \bf 14}，100703（2007）]。在非线性状态下，等离子体团继续以比它们被喷射的速度更快的速度生长，并完全破坏重连层。这些结果表明，高伦德奎斯特数重联是固有的时间依赖性，因此要求大幅修订标准的斯威特帕克准静态图片$S>10^4$。
2009-03-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasmoid-dominated Turbulent Reconnection in a Low $β$ Plasma
采用电阻磁流体动力学（MHD）方法研究了低$β$背景等离子体中等离子体团主导的湍流重联特性。在$β_{\rm in} < 1$区域，其中$β_{\rm in}$是流入区域的等离子体$β$，重联位置由激波和激波相关结构主导，等离子体压缩是显著的。当$β_{\rm in}$减小时，有效重连率从$0.01$增加到$0.02$。我们假设等离子体压缩允许更快的重联率，然后我们估计的加速因子，基于可压缩MHD理论。我们验证了我们的预测通过一系列的MHD模拟。这些结果表明，在日冕的$β\ll 1$环境中，等离子体团占主导地位的重联可以比预期的快两倍。
2020-04-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic reconnection: from the Sweet-Parker model to stochastic plasmoid chains
（节略）磁重联是等离子体中磁场的拓扑重构，伴随着能量的剧烈释放和粒子加速。重连现象就像等离子体一样普遍存在，太阳耀斑可能是最常见的例子。在过去的几年里，对大尺度流体系统中磁重联的理论理解经历了一个重大的范式转变。由著名的Sweet-Parker（SP）理论描述的重联稳态模型，该理论在该领域占主导地位约50年，已被重联层的基本上随时间变化的突发图像所取代，该重联层由多个次级岛（等离子体团）的连续形成和喷射所主导。虽然在SP模型中，重连被预测为缓慢的，但这种新范式的主要含义是流体系统中的重连是快速的（即，与Lundquist数无关），前提是系统足够大。这种概念上的转变取决于这样一种认识，即类SP电流层对于等离子体团不稳定性是非常不稳定的--因此，这意味着这样的电流片是超临界不稳定的，因此从一开始就永远不会形成。这表明电流片的形成和随后的重连过程不能像通常假设的那样解耦。本文提供了一个介绍性的概述，导致这个基本上新的框架在重联理论和模拟的最新发展。我们简要讨论了等离子体团不稳定性在选定的应用中所发挥的作用，并描述了一些突出的挑战，仍然在这个问题的前沿。其中包括等离子体团不稳定性的分析和数值扩展到（i）3D和（ii）非MHD制度。在这两种情况下都报告了新的结果。
2015-07-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic reconnection and plasmoid formation driven by the two-dimensional resistive kink instability in a current hole configuration
我们调查的非线性演化的$m = 1$电阻内部扭结模式在一个二维（2D）配置包含一个中心区域的负电流密度，也被称为“电流孔”设置。有限元程序FINMHD用于求解一组简化的不可压缩磁流体动力学（MHD）方程与电流涡公式。首先，扭结不稳定性线性发展与电阻性内部扭结模式的一般理论一致，并随后导致电流片的形成。在相对较低的伦德奎斯特数$S$，磁重联过程进行的速度预测的斯威特帕克制度。相反，当$S$超过一个临界值，即$S_c \simeq 10^4$时，电流片会被稍低于阿尔文时间尺度的等离子体团的形成所破坏。在后一种情况下，一个随机重联制度表现出Petshek型功能丰富的等离子体团达到。还测量了$0.02$阶的相对快的归一化重连率值。最后，我们比较我们的结果与那些在类似的2D以前的研究中使用理想的MHD不稳定性启动的过程，并讨论其相关的等离子体链的形成和相关的快速重联制度的一般理论。
2020-10-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Laminar and Turbulent Plasmoid Ejection in a Laboratory Parker Spiral Current Sheet
在大红球的实验中，以及在模拟这些实验中进行的扩展MHD代码，NIMROD的磁流光结构的尖端准周期等离子体团的形成被观察到发生。在实验和模拟中，发现这种等离子体团的形成发生在依赖于压力梯度和磁曲率的特征时间尺度上。当压力梯度适中时，存在单模或层流等离子体团，但当系统驱动更高时，让位于湍流等离子体团喷射，产生许多尺寸的等离子体团。然而，也观察到一个临界压力梯度，低于该压力梯度，等离子体团永远不会形成。一个简单的启发式模型，这种等离子体形成过程中，并建议是一个结果的动态平衡损失的高$β$区域的头盔流光。该模型能够解释在实验和模拟中观察到的等离子体团的周期性，并且当应用于高度为$3R_\odot$的太阳流的2D模型时，产生90分钟的等离子体团周期。这与LASCO和SECCHI仪器观察到的周期性等离子体斑点形成的位置和频率一致。
2021-06-22 physics.plasm-ph
Magnetic reconnection, plasmoids and numerical resolution
本文通过高分辨率数值模拟表明 plasmoid instability 对数值分辨率高度敏感，在充分分辨条件下即使高 Lundquist 数也不出现，从而质疑其作为快速磁重联机制的解释。
2024-06-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Three-dimensional plasmoid-mediated reconnection and turbulence in Hall magnetohydrodynamics
本文研究霍尔MHD中三维等离子体团介导重联，发现三维条件下单X线重联比二维更不易发生，且在特定Lundquist数和尺度比下可实现自生湍流重联，并分析了其能谱与各向异性特征。
2024-08-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
An Alfvenic reconnecting plasmoid thruster
介绍了一种新的空间推进推力产生方案。当磁螺旋（链接磁场线）被注入环形通道时，高能推力以等离子体团（封闭磁回路中的受限等离子体）的形式产生。利用一种新的静态电场和磁场的配置，该概念利用电流片的不稳定性，通过磁重联自发地和连续地产生等离子体团。利用扩展的磁流体动力学模型，对产生的低温等离子体进行了全局环形模拟。由于系统大小的等离子体团是从重连点流出的阿尔芬外流，其推力与磁场强度的平方成比例，并且不理想地依赖于等离子体的离子种类的质量。排气速度在20至500公里/秒的范围内，可控的线圈电流，在模拟中观察到。
2020-11-09 physics.plasm-ph
Magnetic reconnection and plasmoid formation in three-dimensional accretion flows around black holes
磁重联被认为是向黑洞附近的等离子体提供能量的主要能量耗散机制之一。事实上，通过磁重联形成的等离子体团可能在来自我们星系中心SgrA* 的黑洞的$γ$射线、X射线和近红外耀斑中发挥关键作用。我们报告的结果三维广义相对论理想和电阻磁流体力学模拟模拟磁重联吸积流周围的天体物理黑洞。作为一个重要的区别与类似的作品，我们的吸积盘有一个初始的偶极磁场配置与交替极性的环。我们表明，电流片的形成和破坏迅速的黑洞吸积的湍流环境。等离子体团是由接近事件视界的电流片形成的，在$\sim2-15$引力半径的区域内。我们进一步量化的磁耗散和能量转移到等离子体团的过程中，报告的重联率，相对于当地的磁场的相对电流密度，和等离子体团的大小。我们发现等离子体团通过重连获得能量，并加热到相对论温度，最大的等离子体团具有足够的能量离开极地附近的黑洞。在它们的演化过程中，等离子体团被拉伸和拉长，当剪切足够大时就会被破坏，尽管有些等离子体团在距离黑洞$\sim30-40$引力半径的距离上仍然存在着明显的结构。最后，我们发现在某些情况下，等离子体团获得了超开普勒的方位角速度，这是最近对Sgr~A* 耀斑的观测所提出的。
2022-05-09 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Black hole flares: ejection of accreted magnetic flux through 3D plasmoid-mediated reconnection
磁重联可以为来自吸积黑洞内部磁层的明亮、快速耀斑提供动力。我们进行极高的分辨率（$5376\times2304\times2304$细胞）的广义相对论磁流体动力学模拟，捕捉等离子体团介导的重联在3D磁逮捕磁盘的第一次。我们表明，赤道，等离子体团不稳定的电流片的形式在一个瞬态的，非轴对称的，低密度磁层内的几个史瓦西半径。磁通量束在这个电流片中以普遍的等离子体团介导的速率通过重联逃离事件视界。这种重连作用会对射流中的高磁化等离子体产生影响，并将最终被困在通量束中的等离子体加热到与射流磁化成比例的温度。逃逸的通量束可以作为低密度热点完成一个完整的轨道，这与重力干涉仪对Sgr A $^{*}$的观测结果一致。视界附近的重联产生了足够高能量的等离子体来解释吸积黑洞的耀斑，例如从M87观测到的TeV辐射。耀斑期间质量吸积率的下降以及由此产生的低密度磁层使得重连加速粒子产生的极高能量光子更容易逃逸。极端的分辨率导致收敛的等离子体团介导的重连率，直接决定了耀斑的时间尺度和性质。
2022-02-07 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Influence of 3D plasmoid dynamics on the transition from collisional to kinetic reconnection
在电阻磁流体动力学模型中，高伦德奎斯特数重联层对等离子体团不稳定性是不稳定的，导致湍流演化，其中重联率可以独立于底层电阻率。然而，这些结果的物理相关性在许多应用中仍然值得怀疑。首先，重联电场通常远高于失控极限，这意味着碰撞电阻率是无效的。此外，理论和模拟表明，等离子体团的形成可能会迅速引起过渡到动力学尺度，由于薄电流片的形成。在这里，这个问题是第一次研究使用第一性原理动力学模拟与福克-普朗克碰撞算子在3D中。低- $β$重连电流层迅速变薄，由于焦耳加热之前的斜等离子体团不稳定性的发病。标准（$k_y = 0$）撕裂模式的线性增长率同意半碰撞边界层理论，但倾斜（$|k_y|>0$）模式的角谱显着窄于预测。在非线性区域，由不稳定性形成的磁通绳在重联流出射流的作用下经历复杂的相互作用，导致具有随机磁场的湍流状态。以类似于以前的2D结果的方式，超德莱塞场诱导过渡到动力学重联薄电流层之间形成的磁通绳。这些结果可能在新的实验室实验中得到检验。
2019-06-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic structure of a plasmoid in fast reconnection in low-beta plasmas: Shock-shock interactions
用二维磁流体力学方法研究了低β等离子体中磁重联中等离子体团的激波结构。使用具有前所未有的分辨率的高精度代码，冲击，不连续性及其交叉点得到解决和澄清。接触不连续性源自三重激波的交叉点，将不同来源的流体分开。等离子体团内部的冲击钻石似乎使超音速流减速。新的冲击钻石和一个缓慢的膨胀风扇内发现Petschek流出。新的冲击钻石的充分条件和天体物理喷流的相关性进行了讨论。
2015-03-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasmoid Instability in High-Lundquist-Number Magnetic Reconnection
近年来，我们对电阻磁流体力学中磁重联的认识发生了根本性的变化。传统观点认为，在层流高伦德奎斯特（$S$）等离子体中，由电阻率介导的磁重联是缓慢的，受到Sweet-Parker理论预测的重联率的缩放的限制。然而，最近的研究表明，当$S$超过一个临界值$\sim10^{4}$时，Sweet-Parker电流片不稳定到超阿尔夫文等离子体团不稳定性，线性增长率与$S^{1/4}$成比例。在充分发展的统计稳态的二维电阻磁流体动力学模拟，归一化的平均重联率约为0.01，几乎独立于$S$，和分布函数$f(ψ)$的等离子体磁通量$ψ$遵循幂律$f(ψ)\simψ^{-1}$。当包含霍尔效应时，等离子体团不稳定性可能触发霍尔重联的发生，即使不满足传统的发生判据。丰富多样的可能的重联动力学组织在一个相图的框架。
2013-02-08 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
FINMHD: an adaptive finite element code for magnetic reconnection and plasmoid chains formation in Magnetohydrodynamics
解决快速爆发事件的问题，在磁性占主导地位的天体物理等离子体需要使用特别适合的数值工具。事实上，基于磁重联的中心机制是由一个复杂的行为与准奇异形成的电流层丰富的相关的小尺度磁岛称为等离子体团。本文提出了一种求解二维耗散磁流体动力学方程的新程序。一个不可压缩的模型的电流涡度制定代表选择，以遵循的电流片的形成和随后的磁重联过程。在非结构网格上采用二次基函数三角形有限元离散，并通过高度自适应的特征- Galerkin格式实现。简化的测试方程，并最终为磁重联相关的两个排斥电流通道之间的倾斜不稳定性的非线性发展的代码的适应性说明。改变伦德奎斯特数S，可以研究稳态Sweet-Parker重联状态（S < 10^4）和等离子体团主导重联状态（S > 10^5）之间的转变。解释在天体物理环境中，如在太阳日冕中的自由磁能的快速转换的机制的理解的影响进行了简要的讨论。
2019-06-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Onset of Plasmoid Reconnection during Magnetorotational Instability
通过对圆柱形几何中电阻性MHD方程的二维和三维数值模拟，研究了经历磁旋转不稳定性（MRI）的吸积流中电流片的演化。利用在垂直（$z$）方向上对准的初始均匀磁场，MRI产生径向延伸的环形（方位角）电流片。在2D和3D中，当轴对称模式占主导地位时，这些电流片相互吸引并在极向（$rz$）平面中合并，当Lundquist数$S > 3 \times 10^2$时驱动磁重联，使其成为吸积盘中等离子体团（闭合磁环）的可能来源。在高伦德奎斯特数的二维制度，从$S = 5 \times 10^3$，自洽MRI产生的电流片变得薄，并受到等离子体团不稳定性，因此自发的磁重联。当非轴对称三维模式占主导地位时，湍流使方位电流片进一步不稳定，并垂直拉伸。还形成了内部区域中的环形延伸的垂直电流片以及盘的外部区域中的较大的3D磁岛。这些发现对天体物理盘有很大的影响，因为等离子体团可能会导致局部加热，粒子加速和高能电磁辐射。
2021-10-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Connecting theory of plasmoid-modulated reconnection to observations of solar flares
太阳耀斑重联过程的时间尺度很短，这一直是一个谜。最近的研究表明，在重新连接的电流片的等离子体团的形成的重要性，与量化的宽度与长度的电流片的纵横比在伦德奎斯特数的负功率$α$，即$S^{-α}$，是关键的理解等离子体团形成的开始。在本文中，我们第一次应用的理论缩放这个长宽比观察到的耀斑，以评估如何等离子体团的形成可能与观测。我们发现，对于三个不同的耀斑显示等离子体团的范围内的$α$值的$α= 0.27$到$0.31$。在这个小范围内的值意味着等离子体团可能在达到理论预测的临界纵横比（$α=1/3$）之前形成，这可能对理论模型提出挑战。
2023-01-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic Prandtl number dependence of plasmoid-mediated reconnection
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）；Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（诺迪塔，皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；The Oskar Klein Centre, Department of Astronomy, Stockholm University（奥斯卡·克莱因中心，天文学系，斯德哥尔摩大学）；McWilliams Center for Cosmology & Department of Physics, Carnegie Mellon University（麦克威廉斯宇宙学中心与物理系，卡内基梅隆大学）；School of Natural Sciences and Medicine, Ilia State University（自然科学与医学院，伊利亚州立大学）
本文通过二维磁流体动力学模拟研究了等离子体团介导的磁重联速率对磁普朗特数的依赖性，发现当朗金数低于等离子体不稳定性起始点时，重联速率遵循预期的Sweet-Parker尺度并随磁普朗特数增加而降低，但一旦电流片变得等离子体不稳定，磁普朗特数的影响显著减弱，在完全等离子体团介导的 regime 中，重联速率在所探索的参数范围内几乎不依赖于磁普朗特数。
2026-08-18 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Plasmoids in relativistic reconnection, from birth to adulthood: first they grow, then they go
在相对论性天体物理喷流的发射模型中，通常假设存在包含相对论性粒子和磁场的斑点或准球形发射区，但它们的物理起源仍然没有得到很好的理解。在这里，我们采用了一套大规模的二维粒子在细胞模拟的电子-正电子等离子体，证明相对论性磁重联可以自然地解释充满高能粒子和磁场的准球形等离子体团的形成。我们的模拟扩展到前所未有的长时间和空间尺度，因此我们可以独立于初始设置捕获渐近物理。我们描述了作为重联过程自洽副产物连续产生的等离子体团的性质：粒子和磁场之间能量大致均分，等离子体团粒子谱的能量上限与等离子体团宽度w成正比，对应的Larmor半径约为0.2 w;等离子体团的大小以约0.1光速的速度增长，其中大部分增长发生在它们仍然是非相对论性的时候（首先它们增长）;一旦它们被场线张力加速到相对论性速度，直到阿尔芬速度（然后它们去），它们的增长就被抑制。最大的等离子体团，其典型的重现间隔为~2.5 L/c，达到特征尺寸w ~ 0.2 L，与系统长度L无关，它们具有几乎各向同性的粒子分布，它们包含最高能量的粒子，其拉莫尔半径为~0.03 L。后者可以看作是相对论重联的Hillas判据。我们简要地讨论了我们的结果的影响，从相对论喷流和脉冲星风的高能发射。
2016-05-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Scaling laws of resistive magnetohydrodynamic reconnection in the high-Lundquist-number, plasmoid-unstable regime
当系统的Lundquist数（$S$）超过某一临界值时，系统中的Sweet-Parker层对等离子体团不稳定性是不稳定的。在本文中，数值标度研究已经完成了一个岛屿合并系统由一个低水平的随机噪声驱动。在早期阶段，一个初级Sweet-Parker层形成之间的两个合并的岛屿。当Lundquist数大于临界值$S_{c}\simeq4\times10^{4}$时，初级Sweet-Parker层通过多级级联分裂成多个等离子体团和更薄的电流片.由于等离子体团的不稳定性，该系统实现了快速的非线性重联率，几乎是独立的$S$，只有微弱的依赖于噪声的水平。发现线性状态中的类质团的数量与$S^{3/8}$成比例，如早期渐近分析所预测的（Loureiro \emph{et al.}，Phys. Plasmas \textbf{14}，100703（2007））。在非线性状态下，等离子体团的数量遵循更陡的标度，并且与$S$成比例。发现电流片的厚度和长度与$S^{-1}$成正比，电流片的局部电流密度与$S^{-1}$成正比。启发式的参数，在支持这些缩放关系。
2010-03-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Effective resistivity in relativistic collisionless plasmoid-mediated reconnection
本文通过PIC模拟研究相对论无碰撞等离子体团介导重联，发现非理想电场由非回旋热压力梯度驱动，并提出局域有效电阻率模型，为重联高能辐射的全局建模提供物理基础。
2025-08-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Investigation of the collisionless plasmoid instability based on gyrofluid and gyrokinetic integrated approach
本文通过对比回旋流体与回旋动理学模拟，研究了强导向场无碰撞等离子体中有限$β_e$对等离子体团不稳定性的影响，发现$β_e$效应促进等离子体团生长，并验证了回旋流体模型的预测能力。
2025-03-02 physics.plasm-ph
On the Distribution of Plasmoids In High-Lundquist-Number Magnetic Reconnection
利用解析唯象模型和直接数值模拟方法研究了高伦奎斯特数电流片中形成的等离子体团中磁通量$ψ$的分布函数$f(ψ)$。的分布函数示出遵循幂律$f(ψ)\simψ^{-1}$，这不同于其他最近的理论预测。对其他理论模型的不一致预测给出了物理解释。
2012-11-28 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Secondary Energization in Compressing Plasmoids during Magnetic Reconnection
等离子体团--在重新连接电流片时自洽形成的磁化准圆形结构--以前被认为是高能粒子的墓地。在本文中，我们证明了等离子体团在相对论重联中塑造粒子能谱的重要作用（即，具有上游磁化$σ_{\rm up} \gg 1$）。利用二维粒子模拟方法，研究了含$σ_{\rm up}=10$和$100$的成对等离子体中发生在压缩等离子体团内部的二次粒子碰撞过程。我们证明了等离子体团随时间增长，而它们的内部压缩，放大了内部磁场。注入到孤立等离子体团中的粒子所感受到的磁场随时间线性增加，由于磁矩守恒，这导致了粒子的自旋。对于以幂律分布函数注入的粒子，该过程以这样的方式起作用，即注入的幂律的形状是守恒的，同时在较高能量下产生额外的非热尾$f(E)\propto E^{-3}$，随后是指数截止。截止能量随时间增加为$E_{\rm cut}\propto\sqrt{t}$，可以大大超过$σ_{\rm up} m_e c^2$。我们分析预测的二次加速时间尺度和新兴粒子能谱的形状，这可能是在某些天体物理系统，如耀变体喷气机的重大意义。
2021-05-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
On the Effect of Driving Turbulent-like Fluctuations on a Harris-Current Sheet Configuration and the Formation of Plasmoids
本文通过二维 particle-in-cell 模拟研究湍流涨落对无碰撞正负电子对等离子体中 Harris 电流片磁重联的影响，发现湍流可改变重联起始与演化，并存在尺度依赖的涨落振幅阈值，超过该阈值会抑制磁岛成长。
2024-08-06 physics.plasm-ph
Magnetic reconnection mediated by hyper-resistive plasmoid instability
用线性分析和非线性模拟方法研究了高阻等离子体团不稳定性引起的磁重联。发现线性增长率与$S_{H}^{1/6}$相对于超电阻Lundquist数$S_{H}\equiv L^{3}V_{A}/η_{H}$成比例，其中$L$是系统尺寸，$V_{A}$是阿尔文速度，$η_{H}$是超电阻率。在非线性区域，重联率变得几乎不依赖于$S_{H}$，等离子体团的数量与$S_{H}^{1/2}$成比例，次级电流片的长度和宽度都与$S_{H}^{-1/2}$成比例。这些缩放是一致的启发式参数假设二次电流片接近边际稳定。等离子体团的分布作为封闭的通量$ψ$的函数被发现服从$ψ^{-1}$幂律在一个扩展的范围内，随后由大的等离子体团的快速下降。这些结果进行了比较与电阻磁流体动力学研究。
2013-08-08 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Thermally enhanced tearing in solar current sheets: explosive reconnection with plasmoid-trapped condensations
在耀斑相关的电流片，撕裂不稳定性可能会触发爆炸性重联和等离子体团的形成。我们探讨了如何通过爆炸性重联过程，其特征在于形成的等离子体团的相互作用和陷阱冷凝等离子体的热和撕裂模式相互加强在太阳日冕中的电流片的碎片。我们使用电阻磁流体动力学（MHD）模拟的二维电流层，将光学薄辐射能量损失和背景加热的非绝热效应，使用\texttt{MPI-AMRVAC}。我们的参数调查探讨了不同的折射率和等离子体- $β$量化的不稳定性增长率的线性和非线性制度。我们注意到，对于$10^{-4} - 5 \times 10^{-3}$内的无量纲电阻率值，我们得到了热不稳定性和撕裂行为相互加强的爆炸行为。这显然低于纯电阻爆炸等离子体团形成的通常临界伦德奎斯特数范围。非线性增长率遵循弱幂律依赖与电阻率。在演化的非线性阶段，由于热不稳定性和撕裂不稳定性，电流片的碎裂和等离子体团的形成。在Lundquist数（$S_L$）范围$4.6 \times 10^3 - 2.34 \times 10^5$内注意到等离子体团的形成。我们量化的时间变化的等离子体团的数量和密度填充因子的等离子体团为不同的物理条件。我们还发现最大等离子体团数的尺度为$S_L^{0.223}$。在非线性聚合的等离子体团链中，局部的冷凝结聚集，实现了类似于日冕雨或日冕对流的密度和温度对比。
2022-08-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Onset of Fast Reconnection in Hall Magnetohydrodynamics Mediated by the Plasmoid Instability
超Alfvénic等离子体团不稳定性的快速重联的发病中的作用进行了研究，通过最大的霍尔磁流体动力学模拟到目前为止，与系统的大小高达$10^{4}$离子集肤深度（$d_{i}$）。它表明，等离子体团不稳定性可以促进发病的快速霍尔重联，在一个制度，否则发病将无法访问，因为Sweet-Parker宽度是显着高于$d_{i}$。然而，霍尔重联的拓扑结构不一定是一个稳定的X点。存在一个中间区域，其中单个X点拓扑本身表现出不稳定性，导致系统在单个X点几何形状和由等离子体团不稳定性产生的具有多个X点的扩展电流片之间交替。通过一系列的模拟与各种系统的大小相对于$d_{i}$，它表明，系统的大小影响的可达性的中间政权。系统规模越大，越容易实现中间状态。虽然我们的霍尔MHD模型缺乏许多重要的物理效应，包括在完全动力学模型，一个单一的X点几何形状是不可避免的事实，提出了有趣的可能性，霍尔MHD模拟可能有潜力实现重联的几何特征类似于在完全动力学模拟，即扩展的电流片和等离子体团形成。
2011-07-18 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Fast reconnection in a coronal torn plasma sheet
Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Yunnan Key Laboratory of Solar Physics and Space Science（云南太阳能物理与空间科学重点实验室）
研究通过观测日冕等离子体片的演变，揭示了等离子体体在磁重联过程中的关键作用，表明其形成与喷射能显著提高重联速率并促进快速重联。
2026-02-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Extended theory of the Taylor problem in the plasmoid-unstable regime
考虑薄重联电流片的等离子体团不稳定性，解决了强迫磁重联的一个基本问题。在这个问题中，重联是由一个小振幅的边界扰动撕裂稳定的平板等离子体平衡。结果表明，磁重联过程的演化依赖于外源扰动和微观等离子体参数。小的扰动导致缓慢的非线性卢瑟福演化，而较大的扰动可以导致一个稳定的斯威特帕克相或等离子体相。触发等离子体相所需的阈值扰动幅度的表达式推导，以及在等离子体为主的政权的重连率的解析表达式。粘阻磁流体动力学模拟补充分析计算。等离子体团的形成起着至关重要的作用，允许快速重联在磁流体动力学等离子体，和所提出的结果表明，它可能会发生，并具有深远的后果，即使等离子体撕裂稳定。
2015-04-15 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Effects of magnetic shear and thermodynamic asymmetry on spontaneous MHD magnetic reconnection
利用二维磁流体动力学模拟方法研究了在一般情况下（具有关于电流片和磁剪切的热力学不对称性）磁重联的自发演化.我们专注于时间演化的渐近状态，即，自相似膨胀阶段（Nitta et al. 2001）。1)一个长的快模式冲击产生在前面的较短的等离子体团在剪切无磁不对称的情况下，然而，剪切的磁分量削弱了冲击。这种快速冲击波可能是粒子加速场。2)较短的等离子体团侧等离子体浸润较长的等离子体团横跨电流片。然后，来自电流片两侧的等离子体在较长的等离子体团中共存于相同的磁场线上。这可导致有效的等离子体混合。3)热力学不对称性和磁剪切使重联率大幅度降低了许多数量级。
2022-06-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Large-Scale Vortex Motion and Multiple Plasmoid Ejection Due to Twisting Prominence Threads and Associated Reconnection
利用太阳动力学天文台（SDO）上的大气成像组件（AIA）对静止极日珥的特征进行了分析。最初，小规模的类太阳结构在太阳盘面上是明显的，它首先垂直生长，然后向西南边缘移动。后来，一个脊柱连接这些倒钩，我们观察到明显的旋转运动在突出的上部。这些视旋转运动可能通过传递冷等离子体和磁扭曲对暗条的演化和生长起着重要作用。在日珥的上部有明显的大尺度涡旋运动，其中包含一个漩涡状的结构，足点的缓慢运动使日珥的腿由于磁剪切而扭曲，导致两种不同的磁重联。内部重联是由电阻撕裂模不稳定性引发的，这导致在拉长的电流片中形成多个等离子体团。估计增长率为0.02- 0.05。该磁重联加热电流片一小段时间。然而，由于磁重联而释放的大部分能量被周围冷而致密的等离子体吸收，并用于加速等离子体团喷射。多重等离子体团喷射摧毁了当前的片。因此，磁弧在X点附近坍缩。逆磁弧可能与日珥南段重新连接，形成细长的薄电流片。这种外部重连驱动日珥爆发。
2020-11-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasmoid-Mediated 2D Magnetic Reconnection in Partially Ionized Plasmas
Institute for Advanced Study（高等研究院）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Florida（佛罗里达大学）；Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本研究通过高分辨率二维双流体模拟，揭示部分电离等离子体中中性-离子解耦改变等离子体团层级、提升重联率的机制，补充了高伦德奎斯特数下相关非线性行为的认知。
2026-08-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Kinetic Simulations of Plasmoid Chain Dynamics
用三维粒子模拟方法研究了等离子体团链的动力学行为。研究了有无强度为渐近磁场1/3的均匀引导场时系统的演化。等离子体团链由自发的磁重联形成：撕裂不稳定性迅速破坏初始电流片，产生几个小规模的等离子体团，这些等离子体团的尺寸迅速增长，合并和扭结。等离子体团扭结主要是由聚结过程驱动的。结果表明，导场的存在强烈地影响了等离子体团链的演化。在没有引导场的情况下，主要的重连位点占主导地位，并且较小的重连区域被包括在较大的重连区域中，导致等离子体团占主导地位的电流片的分层结构。相反，在存在的引导场，等离子体团具有大致相同的大小和层次结构不出现，一个强大的核心磁场的发展在中心的等离子体团在现有的引导场的方向，和凸尾不稳定性，导致形成的电子空穴，被检测到的等离子体团附近。
2013-06-05 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasmoid ejection and secondary current sheet generation from magnetic reconnection in laser-plasma interaction
Nilson { \it et al.}首次对激光与等离子体相互作用中自生磁场的重联进行了实验研究。[Phys. Rev. Lett. 97，255001（2006）]通过在固体靶层上相隔一定距离照射两个激光脉冲。在两个激光光斑之间的等离子体中观察到拉长的电流片（CS）。为了更紧密地模拟磁尾重联，这里使用了两个并排的薄靶层，而不是单个靶层。结果发现，在细长CS的一端，出现了一个扇形的电子流出区，包括三个准直电子喷流。喷流能量分布的（$>1$ MeV）尾部呈现幂律标度。增强的电子加速归因于在狭窄的电子主导的重联区域中的强感应电场，以及当它们被捕获在CS中形成并从CS中喷射的快速移动的等离子体团内时的附加加速。喷射还诱发了二次CS。
2012-03-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Plasmoids formation during simulations of coaxial helicity injection in the National Spherical Torus Experiment
在没有任何预先存在的不稳定性的情况下，通过模拟在大规模环形聚变等离子体中首次预测了细长的Sweet-Parker电流片的形成和向等离子体团不稳定性的转变。通过对美国国家球形环实验（NSTX）中的瞬态同轴螺旋注入（CHI）实验的电阻MHD模拟，证实了等离子体团不稳定性，并与理论一致地观察到了等离子体团不稳定性的基本特征，包括快速重联率。受模拟的启发，实验相机图像已被重新访问，并建议在NSTX中存在重新连接的等离子体团。这里观察到的全球系统大小的等离子体团形成也应该对天体物理学的重连有很强的影响，例如快速爆发的太阳事件。
2022-03-30 physics.plasm-ph physics.space-ph
Guide Field Effects on the Distribution of Plasmoids in Multiple Scale Reconnection
利用统计模型研究了有限引导场对大等离子体中经历磁重联的高伦奎斯特数电流片中等离子体团分布的影响。合并的等离子体团被考虑到要么假设引导场通量是保守的，导致在非力自由的配置文件一般，或磁螺旋度是保守的和泰勒松弛发生转换的一部分，总引导场通量到重连场通量朝最小能量状态，导致力自由的配置文件。据发现，在重连场通量的等离子体团分布遵循幂律指数7/4或1取决于合并频率是独立的或依赖于它们的相对速度的流出速度，分别。对于无力模型和非无力模型，该结果大致相同，对于相同的速度依赖性，非无力模型表现出指数2和1。分布在引导场通量产量指数为3/2的非力自由模型，无论速度的依赖性。这是显着不同的指数为11/8和1的独立于和依赖于速度的无力模型，分别。在低的引导场通量的无力模型表现出第二次幂律指数的1/2，由于非恒定的通量增长率。速度依赖的无力模型预测生产稍微更迅速地移动大引导场通量等离子体团，这是由观测证据的磁通绳与强大的核心领域的支持。通过费米过程的粒子加速的影响进行了讨论。
2021-08-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Formation of plasmoid chains and fast magnetic reconnection during nonlinear evolution of the tilt instability
通过二维不可压缩磁流体动力学（MHD）数值模拟，研究了当Lundquist数$S$超过一个临界值（磁普朗特数，$P_m = 1$）时，等离子体团链形成所支持的快速碰撞磁重联机制.最近开发的特征Galerkin有限元代码，FINMHD，这是专门为此目的而设计的，在一个减少粘阻MHD框架，采用。与以前的研究相反，选择了不同的初始设置的两个排斥电流通道，以形成两个准奇异电流层上的Alfvénic时间尺度的倾斜不稳定性的结果。如果是$S < 5 \times 10^3$，则随后的稳态重连过程是通过经典Sweet-Parker模型预测的速率标度为$S^{-1/2}$获得的。否则，发生随机的时间依赖性重连状态，具有独立于$S$的快速时间平均速率，并且具有$0.014$的归一化值。后一种机制是由两条等离子体团链的形成触发的，这些等离子体团链破坏了电流片，并在静止阶段之后突然发生超阿尔夫文生长，这与Comisso等人提出的等离子体团不稳定性的一般理论一致[Phys. Plasmas 23，100702（2016）]。此外，非单调依赖的等离子体团增长率与$S$以下的渐近递减对数律在无限$S$ -极限被证实。我们还密切比较我们的结果，以评估机制的一般性，在发展过程中获得的合并不稳定设置。最后，我们简要地讨论了我们的结果的相关性，解释耀斑活动在太阳日冕和托卡马克的内部中断。
2020-02-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Comptonization by Reconnection Plasmoids in Black Hole Coronae I: Magnetically Dominated Pair Plasma
我们进行了二维粒子模拟的重联磁占主导地位的电子-正电子等离子体受到强康普顿冷却。我们改变磁化强度$σ\gg1$，定义为磁张力与等离子体惯性的比率，以及冷却损失的强度。在这种条件下，磁重联可以在吸积黑洞周围的磁主导日冕中运行，通过种子软光子的康普顿化产生硬X射线。我们发现，粒子的能谱是由一个峰值在温和的相对论能量，这是由于冷却等离子体团的整体运动。峰值具有准麦克斯韦形状，有效温度为$\sim 100$ keV，其仅弱地依赖于流动磁化和辐射冷却的强度。重连等离子体的平均体能量大致与$σ$无关，而对于更高的磁化，方差更大。光谱还显示出高能量尾部，其接收$σ=10$的耗散重联功率的$\sim 25$ %和$σ=40$的耗散重联功率的$\sim 40$ %。我们补充我们的粒子在细胞中的研究与蒙特卡罗模拟的种子软光子通过重连层的传输，并找到逃逸的X射线光谱。模拟表明，康普顿化是由康普顿冷却等离子体团链中的体运动，并为$σ\sim 10$，产生符合吸积黑洞的典型硬态的频谱。
2021-09-14 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.plasm-ph
