Two-stage acceleration of interstellar ions due to the interaction of high-energy lepton plasma flow
利用PIC方法模拟了高能轻子等离子体流与背景电子-质子等离子体的相互作用，重点研究了质子的加速过程。研究发现，加速过程遵循两个阶段的过程。在第一阶段，质子被强烈的韦伯型不稳定性产生的湍流磁场“岛”横向（垂直于轻子流）加速。加速的质子显示出完美的反幂能谱。随着相互作用的继续，激波结构形成，激波前的质子以两倍于激波速度的速度被反射，在模拟参数下，在200 MeV附近出现准单能峰。
2015-12-16 astro-ph.HE
Stochastic Acceleration of Cosmic Rays in the Central Molecular Zone of the Galaxy
本文讨论了银河系内部~ 200 pc的粒子加速问题，高能立体系统（HESS）观测到了TeV γ射线的扩散。弥散的伽马射线发射与具有大速度色散的分子云有很强的相关性，表明湍流的存在。有人认为，湍流可能有助于通过随机加速的宇宙射线的加速。在相对稀薄的介质中，随机加速可能会使宇宙射线质子能量达到~ 100 TeV，电子能量达到~ 1 TeV。质子和电子之间的效率差异支持强子的情况下，扩散TeV的伽马射线发射。
2011-10-14 astro-ph.HE
Orders of Fermi- and Plasma-Accelerations of Cosmic Rays
在{ \tt 1006.5708 [astro-ph.HE]}中介绍的超高能宇宙射线的通用加速模型提出了宇宙带电粒子与不同类型的等离子体场之间的各种类型的电磁相互作用，这些等离子体场被假定在空间和时间上具有一般配置。模型中还包括了著名的费米加速机制。同时，非相对论极限费米机制遵循$β$的一阶和二阶，即粒子速度与恒星磁云速度的比值，在等离子体场扇区中，$β$不起任何作用，即为零阶。在相对论极限下，费米加速度的量级只有在弹性散射或冲击波的条件下才是可能的。此外，还发现$β$系数是初、末速度和特征拉莫尔半径的函数。
2010-10-26 astro-ph.HE
Cosmic ray acceleration in magnetic circumstellar bubbles
我们认为，在星际气泡的超新星祖先强大的恒星风所产生的扩散冲击加速。在中等星风磁化强度下，气泡中充满强磁化的低密度气体。结果表明，在这种环境中加速的粒子的最大能量可以超过可观测宇宙线谱中的“膝”能量。
2018-02-07 astro-ph.HE
Anomalous plasma acceleration in colliding high-power laser-produced plasmas
我们开发了一个实验平台，用于研究磁重联在外部磁场与等离子体成像，流速和磁场变化的同时测量。在这里，我们研究了高功率激光束产生的逆流等离子体中的停滞和加速。用激光汤姆森散射测量垂直于初始流动方向的等离子体流。有趣的是，流动向高密度区域加速，这与压力梯度加速的方向相反。这种加速可能是由最初由Biermann电池效应产生的两个磁场环的相互作用解释的，导致形成单个场环的磁重联和由磁张力产生的附加加速。
2019-09-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Analytical estimates of proton acceleration in laser-produced turbulent plasmas
随着高功率激光器的出现，为在实验室中模拟天体物理过程开辟了新的机会。我们表明，二阶费米加速可以直接调查在国家点火设施，利弗莫尔。这需要测量由激光产生的湍流等离子体内产生的3 MeV质子的动量空间扩散。处理费米加速作为一个偏置的扩散过程中，我们分析表明，一个可测量的初始质子分布的扩大，然后预期退出等离子体的粒子。
2018-10-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Observational Validation of Cosmic Ray Acceleration Hypothesis
尽管经过几个世纪严格的理论和观测研究，银河系宇宙射线（GCR）的起源和加速机制仍然是一个谜。在1949年，费米提出了一个扩散冲击加速模型，其中包括一个突出的机制GCR加速。然而，另一方面，观测证据仍然难以捉摸。在这里，我们提供了第一个明显的验证GCR加速度在1 AU使用测量从CRIS仪器机载ACE航天器。
2023-03-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Electron Acceleration via Lower-Hybrid Drift Instability in Astrophysical Plasmas: Dependence on Plasma Beta and Suprathermal Electron Distributions
本研究拓展低杂漂移不稳定性（LHDI）电子加速研究至更广天体等离子体环境，通过准线性模型确定等离子体β与超热电子谱斜率的加速临界值，发现超热电子可显著提升高β等离子体中的LHDI电子加速效率。
2025-10-21 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Stochastic particle acceleration and the problem of backgroud plasma overheating
星系团中硬X射线（HXR）过量辐射的起源仍然是一个谜，其性质存在争议。产生这种辐射的可能机制之一是韧致辐射模型。然而，先前的分析和数值计算表明，在这种情况下，团内等离子体必须非常快地过热，因为发射HXR过量的超热电子主要通过库仑损失失去能量，即，它们加热背景等离子体。从这些研究中还得出结论，通过随机（费米）加速从背景等离子体产生发射电子是有问题的，因为由外部源以费米加速形式提供的能量被背景等离子体快速吸收。换句话说，费米加速对粒子加速是无效的。我们重新讨论了这个问题，发现在某些加速参数下，等离子体加热的速率相当低，当等离子体温度几乎恒定时，非热粒子的加速尾可以产生并存在很长一段时间。我们还表明，对于某些制度的加速等离子体冷却，而不是被加热，即使外部源（在外部加速的形式）提供能量的系统。原因是加速有效地从热池（麦克斯韦恶魔的模拟）中提取高能粒子。
2012-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
Oblique instability and electron acceleration in relativistic unmagnetized cloud-plasma interaction
采用线性分析和粒子模拟方法研究了相对论非磁化云-等离子体相互作用。本课程由注入静止环境等离子体的电子离子云组成，长期以来一直是实验室和空间等离子体中最受欢迎的主题。倾斜电磁不稳定性占主导地位的不稳定频谱。在与产生的电磁场的相互作用中，云电子与周围的电子完全混合，形成热电子群。云离子的速度，然而，并没有改变显着的初始体速度。当该离子云传播到等离子体中时，它产生一个静电场，该静电场可以将电子加速到电子和离子之间的能量均分。静电场以消耗离子的动能为代价被放大，并且其空间尺度是电子趋肤深度的数量级。因此，在这样的静电场中的电子加速是非磁化等离子体中电子预加速的可能过程。
2018-11-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Limiting the shock acceleration of cosmic-ray protons in the ICM
对大尺度射电辐射的观测证明了星系团中存在激波加速的宇宙射线电子，而探测到的$γ$射线的缺乏限制了星系团中宇宙射线质子的加速。这挑战了我们对扩散冲击加速如何工作的理解。在这项工作中，我们夫妇的最新配方的冲击加速在集群内介质的国家的最先进的磁流体动力学模拟的大规模星系团。此外，我们使用被动示踪粒子来跟踪加速宇宙线的演化。我们表明，当考虑到磁场拓扑结构和加速宇宙射线反馈之间的相互作用时，粒子加速理论的最新发展给出了与观测约束相容的结果。
2020-04-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Nonthermal Particle Acceleration by Magnetic Pumping in Pulsating Plasmas
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Royal Belgian Institute for Space Aeronomy（比利时皇家空间气动力学研究所）
通过脉动盒模型研究高β等离子体压缩-膨胀循环中的粒子加速，发现磁泵浦有效产生具有幂律尾的非热能量分布，并建立了与注入能量相关的广义最大熵模型。
2026-10-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Collisionless Magnetorotational Turbulence in Pair Plasmas: Steady-state Dynamics, Particle Acceleration, and Radiative Cooling
该研究利用三维完全动力学剪切盒模拟和同步辐射冷却策略，揭示成对等离子体磁旋转湍流在动力学尺度的谱变陡、角动量输运及不依赖初始条件的非热粒子加速。
2024-06-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle-acceleration mechanisms in multispecies relativistic plasmas
Goethe Universität（歌德大学）；Università della Calabria（卡拉布里亚大学）；Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学）；New Uzbekistan University（新乌兹别克斯坦大学）；Trinity College, Dublin（都柏林三一学院）
研究多物种相对论等离子体中粒子加速机制，通过动能学湍流模型分析电子、正电子和质子的加速过程，揭示正电子分数对高能辐射的影响。
2026-04-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle acceleration by ion-acoustic solitons in plasma
提出了一种新的利用圆柱或球形非线性声波在离子-电子等离子体中传播加速带电粒子的机制。由圆柱形或球形Kortweg-de Vries方程描述的声波，随着波向中心收缩，其波高增加。带电粒子在电势的作用下，通过不断的反射获得能量。我们得到了加速粒子的能量幂律谱。作为应用，我们简要讨论了来自太阳的高能粒子是由本机制产生的。
2018-12-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonthermally Dominated Electron Acceleration during Magnetic Reconnection in a Low-beta Plasma
通过完全动力学模拟，我们研究了在类似于日冕和耀斑的条件下，非相对论质子-电子等离子体中磁重联过程中的电子加速。我们表明，重联导致非热占主导地位的电子加速与幂律能量分布在非相对论性低$β$制度，但不是在高$β$制度，其中$β$是等离子体的热压力和磁压力的比率。在低$β$区，加速电子包含大部分耗散的磁能。一个引导中心电流的描述是用来揭示在体非热超导过程中的电子漂移运动的作用。我们发现，主要的加速机制是一个\textit{Fermi}型加速完成的粒子曲率漂移运动沿电场诱导的重联外流。虽然不同等离子体$β$的加速机制相似，但低$β$重联驱动Alfvénic时间尺度上的快速加速，并从热分布中发展出幂律。低$β$等离子体中磁重联引起的非热主导加速可能对太阳耀斑和其他天体物理系统中的高效电子加速具有重要意义。
2015-09-25 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Ion acceleration at two collisionless shocks in a multicomponent plasma
强激光与等离子体相互作用是实验室研究无碰撞冲击离子加速的重要手段。用二维粒子单元法计算了多组分等离子体，在归一化激光矢势a0超过10时，用线偏振激光驱动时，在两个不同的纵向位置观察到两个静电无碰撞激波。此外，这些冲击，与质子和碳离子，显示幂律依赖于a0和加速离子不同的速度在一个扩大的上游具有更高的通量比在单组分氢或碳等离子体。这是由不同离子的荷质比差异引起的静电离子双流不稳定性造成的。在空间和天体物理学中，多组分等离子体中的无碰撞冲击中的粒子加速是普遍存在的，这些计算确定了在实验室中研究这些复杂过程的可能性。
2021-04-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
