Non-thermal electron cyclotron emission during runaway plateau in tokamak disruptions from a highly anisotropic dielectric tensor
Seoul National University（首尔大学）；Nuclear Research Institute for Future Technology and Policy, Seoul National University（首尔大学未来技术与政策核研究所）；POSTECH（浦项工科大学）
本文基于热等离子体色散张量推导非热电子回旋辐射系数和动能不稳定性驱动率，通过KIAT和SYNO代码验证，揭示了托卡马克失稳实验中非热电子回旋辐射的可能机制。
2026-07-31 physics.plasm-ph
Experimental and synthetic measurements of polarized synchrotron emission from runaway electrons in Alcator C-Mod
本文首次对托卡马克等离子体中相对论逃逸电子的偏振同步辐射进行了实验分析。重要的是，我们表明，同步辐射的偏振信息可以用来诊断空间本地化RE俯仰角分布。同步加速器产生的稀土在低密度，欧姆，转移等离子体放电在Alcator C-Mod托卡马克。使用十通道运动斯塔克效应诊断来测量偏振角$θ_{\mathrm{pol}}$的空间分布和线性偏振的检测光的分数$\mathrm{f}_{\mathrm{pol}}$。在$θ_{\mathrm{pol}}$的90 $°$ -从水平到垂直偏振，反之亦然-的空间跃迁的实验数据中观察到，并很好地解释了回旋运动的稀土和高方向性的同步辐射。偏振同步辐射建模与合成诊断软件，其输出的格林（或检测器响应）功能揭示了一个关键的RE俯仰角，在该$θ_{\mathrm{pol}}$翻转90 $°$和$\mathrm{f}_{\mathrm{pol}}$是最小的。使用SOFT，我们确定再现测量的$θ_{\mathrm{pol}}$和$\mathrm{f}_{\mathrm{pol}}$值的主导RE俯仰角。详细研究了一次C-Mod放电过程中$θ_{\mathrm{pol}}$和$\mathrm{f}_{\mathrm{pol}}$的时空演化。对于在磁轴和通量表面$q$ = 1和4/3附近观察RE的通道，合成信号和实验信号之间的分歧表明，不稳定性可能会影响RE动力学。此外，其他…
2019-06-26 physics.plasm-ph
Quasi-linear analysis of the extraordinary electron wave destabilized by runaway electrons
在分裂后托卡马克等离子体中，逃逸电子具有强各向异性分布，会破坏非常电子波的稳定性。目前的工作调查的准线性演化的EXEL不稳定性的动态范围内的不同的等离子体参数使用模型逃逸分布函数有效的高度相对论逃逸电子束主要由雪崩过程产生的。模拟结果表明，在$100-1000\;\rm μs$时间尺度上，逃逸电子在高能尾部发生快速的俯仰角散射。由于波粒相互作用，逃逸电子布居发射的同步辐射光谱的修改被预见，暴露了一个可能的实验检测方法，这样的相互作用。
2014-10-03 physics.plasm-ph
A dynamic analysis of magnetized plasma sheath in a collisionless scenario with ion sources
在本文中，主要关注的是分析在无碰撞条件下控制磁化等离子体鞘层内离子动力学的力的影响。电离效应被认为是在鞘内。磁场在x-z平面内倾斜，并与x轴成一定角度。本文的动机是看到的影响，场强的变化和倾斜角度的变化对鞘内的力场。还计算了粒子速度场的节距长度和节距角，并发现其随倾斜角和磁场强度而变化很大。的洛伦兹力和能量的离子，而向墙壁移动的作用被突出显示。两种不同的离子源之间的比较也已前景。
2017-02-17 physics.plasm-ph
Excitation of whistler and slow-X waves by runaway electrons in a collisional plasma
本研究通过相对论Fokker-Planck-Boltzmann求解器和线性色散分析，发现碰撞等离子体中慢X波比哨声波更易被逃逸电子激发且增长率更高，应成为重点研究领域。
2025-06-23 physics.plasm-ph
Adjoint Fokker-Planck equation and runaway electron dynamics
利用伴随Fokker-Planck方程方法研究了高度相对论逃逸电子的逃逸几率函数和期望慢化时间，包括同步辐射引起的能量损失.与蒙特卡罗模拟方法直接对应，逃逸概率函数在逃逸分界线上具有平滑过渡，这可归因于动力学方程中俯仰角散射项的影响。然而，对于相同的数值精度，伴随方法是更有效的比蒙特卡罗方法。期望慢化时间为实验中估算失控电流衰减时间提供了一种新方法。结果表明，当E接近临界电场时，高能电子的衰变速率很慢。这种效应进一步导致先前在逃逸电子群体中发现的滞后。
2016-01-21 physics.plasm-ph
Runaway electron velocity-space observation regions of bremsstrahlung hard X-ray spectroscopy
重建磁约束聚变等离子体中逃逸电子（RE）的分布函数，研究了等离子体破裂过程中逃逸电子束的动力学行为。鉴于使一个二维的，能量间距重建的RE速度空间，在这项工作中，我们提出了一个计算的权重函数的韧致辐射发射的REs。权重函数允许桥接的韧致辐射频谱与RE速度空间，因为它们告诉区域的速度空间，有助于一个特定的光谱测量。结果被应用于调查的RE速度空间灵敏度的硬X射线诊断安装在欧洲联合环。
2022-04-29 physics.plasm-ph
Interpretation of runaway electron synchrotron and bremsstrahlung images
在DIII-D逃逸电子同步辐射图像中观察到的新月形光斑形状被证明是由发射辐射的高度各向异性、相机的有限光谱范围和逃逸物的分布引起的。有限的光谱相机范围被发现是特别重要的，因为从高场侧的辐射可以通过一个因子$10^6$比从低场侧在DIII-D的辐射更强。通过将失控动力学的动力学模型与合成同步加速器诊断相结合，我们看到，动力学模型（如径向传输）所描述的物理过程可能会限制失控的能量。我们表明，人口的失控与较低的主导能量和较大的俯仰角比那些由动力学模型预测的提供了更好的匹配同步加速器测量。使用一种新的合成韧致辐射诊断，我们还模拟了伽玛射线成像仪（GRI）诊断在DIII-D的解决失控产生的韧致辐射的空间分布。
2017-12-12 physics.plasm-ph
Resonant Pitch-Angle Scattering Of Runaway-Electrons by Externally-launched Helicon Waves in the DIII-D Tokamak
Columbia University（哥伦比亚大学）；EPFL, Swiss Plasma Center (SPC)（瑞士联邦理工学院洛桑分校，瑞士等离子体中心）；General Atomics（通用原子能公司）；University of California San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）；University of California, Irvine（加利福尼亚大学尔湾分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
在DIII-D托卡马克上实验演示了外部发射的螺旋波与逃逸电子的共振波粒相互作用，发现正常多普勒共振有效限制逃逸电子增长，而异常多普勒共振增强逃逸电子，并讨论了散射破裂后逃逸电子束的挑战。
2026-06-23 physics.plasm-ph
Thermal modeling of runaway electron induced damage in the SPARC tokamak
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Chalmers Universiy of Technology（查尔姆斯理工大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Commonwealth Fusion Systems（联邦聚变系统）
本文提出了一种热模型，用于分析SPARC托卡马克中失控电子对钨基PFC瓷砖的热损伤，通过参数扫描和现实面板设计提高热分析的准确性。
2026-03-04 physics.plasm-ph
Runaway electron interactions with whistler waves in tokamak plasmas: energy-dependent transport scaling
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
提出基于第一性原理的三维托卡马克平衡框架，通过耦合 AORSA 和 KORC 模拟 runaway electron 与 whistler wave 相互作用，揭示随初始能量变化的异常输运行为，为基于波的缓解策略奠定理论基础。
2026-09-22 physics.plasm-ph
Fast dynamics of radiofrequency emission in plasmas with runaway electrons
在0.4 - 3 GHz范围内的辐射发射FTU等离子体中的逃逸电子（RE）的存在下，已测量前所未有的高时间分辨率。与增强RE俯仰角散射相关的快速发射爆发揭示了动力学不稳定性，影响RE人口从建立阶段的演变。这样的测量也提供了一个敏感的监测早期RE形成过程中的不稳定性。射电爆发的前沿比低发射的交错周期短得多;在增长过程中的光谱展宽表明非线性波耦合是对所观察到的不稳定性的解释。辐射发射消失后中断RE高原的开始，随后重新出现在非常强烈的突发伴随着强烈的超热电子回旋辐射上升的形状。
2020-12-20 physics.plasm-ph
The effects of kinetic instabilities on the electron cyclotron emission from runaway electrons
在本文中，我们表明，与逃逸电子束的动力学不稳定性的高水平的非热电子回旋辐射（ECE）的生产发挥了至关重要的作用。大部分的非热ECE来自逃逸电子在低能区与大的俯仰角，这是强烈的激发哨声波散射。利用基于互易性方法的综合诊断模型，得到了逃逸电子的ECE功率。电子分布函数的计算使用动力学模拟模型，包括哨声波不稳定性和准线性扩散效应。基于DIII-D低密度放电的模拟再现了DIII-D实验中观察到的ECE信号的快速增长。与热ECE不同，在热ECE中，某一频率的辐射强烈地局限于谐振区内，来自逃逸电子的非热ECE辐射是非局域的，并且发射-吸收比高于热电子的发射-吸收比。逃逸电子尾在频率较高的ECE中更为显著，并且ECE谱随着RE布居数的增加而变得平坦。动力学不稳定性的非线性行为在ECE波的密切关系中得到了说明。在包括动力学不稳定性之后，与DIII-D实验观测的良好一致性清楚地说明了波粒相互作用的散射效应的重要性，这对于在破裂中产生的逃逸电子也很重要。
2018-03-27 physics.plasm-ph
Diffusion and Radiation in Magnetized Collisionless Plasmas with High-Frequency Small-Scale Turbulence
磁化的高能量密度等离子体通常会有很强的电磁涨落，其相关尺度小于电子的拉莫尔半径。在这样的等离子体中，来自电子的辐射与同步加速器和回旋加速器辐射明显不同，它们的能量和俯仰角扩散密切相关。在本文中，我们提出了一个全面的理论和数值研究的粒子在冷，“小尺度”朗缪尔和哨声模式湍流的传输及其关系的辐射光谱同时产生的这些粒子。我们强调，这种关系是一个极好的诊断工具的实验室，天体物理，行星际和太阳等离子体的平均磁场和强大的小尺度湍流。
2015-12-03 physics.plasm-ph
(Quasi-)collisional Magneto-optic Effects in Collisionless Plasmas with sub-Larmor-scale Electromagnetic Fluctuations
在高能量密度的实验室和天体物理等离子体中，高振幅的混沌/湍流电磁涨落是普遍存在的，它们可以被各种动力学流和/或各向异性驱动的不稳定性激发，如韦伯不稳定性。这些场通常存在于“亚拉莫尔尺度”--比电子拉莫尔半径小的尺度。通过这种磁场运动的电子经历其俯仰角的小角度随机偏转，从而在长时间尺度上建立扩散输运。我们表明，这种行为，在一定条件下，是等价于碰撞等离子体中的库仑碰撞。磁俯仰角扩散系数，作为一个有效的“碰撞”频率，可能是在这些，否则，碰撞环境中的实质。我们表明，这种效果，俗称为等离子体的“准碰撞”，可能会从根本上改变预期的候选等离子体的辐射输运性质。我们认为，这些等离子体中的修改后的磁光效应提供了一个有吸引力的，新颖的辐射诊断工具的探索和表征的小尺度磁湍流，以及影响惯性约束聚变和其他激光等离子体实验。
2015-08-05 astro-ph.IM physics.plasm-ph
Spatially-dependent modeling and simulation of runaway electron mitigation in DIII-D
新的模拟与动力学轨道逃逸电子（RE）代码KORC显示RE解除限制的损失，在等离子体刮去的墙壁是主要的电流耗散机制在DIII-D实验与高Z杂质注入，而不是碰撞减速。大多数模拟还表现出由于感应环形电场的加速而导致的RE射束能量的增加，即使在RE射束电流减小时。在这项研究中，KORC集成RE轨道使用相对论引导中心运动方程，并结合时间序列，实验重建的磁场和电场和线积分电子密度构建时空模型的电子和部分电离杂质的同伴等离子体中的传输。实验电流演化和KORC结果的比较表明，包括库仑碰撞与部分电离杂质物理，初始RE能量，俯仰角，和空间分布，时空电子和部分电离杂质运输的重要性。这项研究提供了一个初始量化的效率，通过注入杂质的RE缓解，和识别的关键作用所发挥的限制损失由于等离子体刮下来的内壁相比，相对缓慢的碰撞阻尼。
2020-11-06 physics.plasm-ph
Simulation of runaway electron generation in fusion grade tokamak and suppression by impurity injection
在像ITER这样的聚变级托卡马克的中断期间，在热淬火（TQ）期间之后会感应出大的电场，这可以产生大量的逃逸电子（RE），其可以在电流淬火阶段（CQ）中携带高达10 MA的电流，能量高达几十MeV [1-3]。这些逃逸电子由于其局部能量沉积而可能对面向等离子体的部件造成显著损坏。为了减轻这些影响，已经提出了高Z原子的杂质注入[1-3]。在本文中，我们使用了一个自洽的0 D托卡马克破裂模型，该模型在PREDICT程序[6]中实现，该程序已被升级以考虑杂质注入对RE动力学的影响，如[4-5]中所建议的。主要的稀土产生机制，如二次雪崩机制以及主要的稀土产生机制，即Dreicer，热尾，氚衰变和康普顿散射（从激活壁发射的γ射线）已被考虑在内。在这些模拟中，考虑到杂质的影响，考虑到稀土与自由和束缚电子的碰撞，以及从完全和部分屏蔽的核电荷的散射。这些修正也在相对论性试验粒子模型中实现，以模拟动量空间中的RE动力学。我们表明，杂质的存在下有一个非均匀的影响失控电子分布函数。我们还表明，与杂质离子碰撞引起的俯仰角散射和同步辐射损失的综合效应导致RE能量分布函数的更快耗散[7]。不同的稀土产生机制的变化，在不同阶段的中断，主要是之前和之后的杂质注入的报告。
2021-02-27 physics.plasm-ph
Magnetorotational Turbulence and Dynamo in a Collisionless Plasma
我们提出的结果，从第一个三维动力学数值模拟的磁旋转湍流和发电机，使用本地剪切盒模型的碰撞吸积盘。动力学磁旋转不稳定性的增长从一个亚热磁场具有零净通量的计算域，以产生自持湍流和向外角动量输运。显著的麦克斯韦和雷诺应力伴随着由场对准离子压力各向异性产生的可比粘性应力，其主要由通过粒子捕获和俯仰角散射的镜和离子回旋不稳定性来调节。后者赋予等离子体的有效粘度是偏置的磁场方向和时空可变的。能谱表明，在大尺度上的阿尔文波级联和动力阿尔文波级联在小尺度上，具有强的小尺度密度波动和弱的非轴对称密度波。离子经历非热粒子加速，它们的分布由卡帕分布精确描述。这些结果对低碰撞性吸积流的性质有影响，例如银河系中心黑洞附近的吸积流。
2016-10-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Quasi-nonlinear approach to the Weibel instability
天体物理学和高能量密度实验室等离子体通常具有由各种动力学流或各向异性驱动的不稳定性激发的大振幅，亚拉莫尔尺度的电磁波动。韦伯不稳定性是特别重要的，因为它可以迅速产生强磁场，即使在没有种子场的情况下。粒子在具有这种小尺度磁场的无碰撞等离子体中传播时，会发生类似于库仑碰撞的随机偏转，磁俯仰角扩散系数代表有效的“碰撞”频率。我们发现，这种效果的等离子体的“准碰撞”可以强烈影响的增长率和发展的韦伯不稳定性的深度非线性制度。这一结果对于理解伽马射线暴或超新星的无碰撞激波上游区域中宇宙射线驱动的湍流特别重要。我们证明，在上游产生的领域所造成的准碰撞抑制不稳定性略有下降，但永远不能完全关闭它。这证实了无碰撞前震自相似模型中的假设。
2017-05-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Non-Maxwellian electron distribution functions due to self-generated turbulence in collisionless guide-field reconnection
非麦克斯韦电子速度空间分布函数（EVDF）是表征等离子体条件和无碰撞磁重联非局域结果的有效信号。在过去，EVDF主要是在反平行重联和垂直于重联平面方向的弱导场的影响下获得的。然而，EVDF对于依赖于较强引导磁场的倾斜（或分量）重联以及对于远离扩散区域的重联的排出（流出）区域还不是众所周知的。针对多航天器磁层多尺度任务（MMS），考虑自生湍流的反馈，推导了从小导场（$b_g\approx0$）到强导场（$b_g=8$）导场$b_g$对无碰撞磁重联的非麦克斯韦EVDF.为此，我们使用ACRONYM代码进行了2.5D全动力学Particle-in-Cell模拟。我们得到了各向异性的EVDFs和电子束沿分界线以及在排气区的重联。光束是各向异性的，在垂直于而不是平行于局部磁场的方向上具有较高的温度。电子束在与背景电子相反的方向上传播并引起不稳定性。我们还得到了相对电子束漂移速度，阈值和由此产生的流不稳定性，包括强烈的非线性饱和的自生等离子体湍流的属性的引导场的依赖性。这种湍流及其非线性反馈导致非绝热平行电子加速和EVDF远远超出准线性近似的限制，产生相空间空穴和各向同性俯仰角散射。
2016-10-06 physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron Heating by the Ion Cyclotron Instability in Collisionless Accretion Flows. I. Compression-Driven Instabilities and the Electron Heating Mechanism
在远低于爱丁顿速率的吸积系统中，盘最里面区域的等离子体是无碰撞的双温，离子比电子热。然而，在双温吸积流中是否存在无碰撞的快于库仑的能量转移机制仍然是一个悬而未决的问题。我们研究了电子加热的物理过程中的离子速度-空间不稳定性的增长，通过多维粒子在细胞（PIC）模拟。一个大规模的压缩-嵌入在一个新形式的PIC方程-不断放大的领域。由于粒子磁矩的绝热不变性，这不断地驱动压力各向异性P_perp > P_parallel。我们发现，对于适合于低光度吸积流中平面的离子等离子体β值β_i ~ 5-30，当电子-质子温度比> 0.2时，镜像模占主导地位，而当电子-质子温度比< 0.2时，离子回旋不稳定性触发强Alfven-like波的增长，俯仰角散射离子以维持边缘稳定性。我们开发了一个分析模型的电子加热过程中的离子回旋不稳定性的增长，我们与PIC模拟验证。我们发现，对于冷电子（β_e < m_e/m_i），电子的能量增益由离子回旋波引起的E-交叉-B速度的大小所控制。这个项与初始电子温度无关，因此它提供了一个坚实的能量基础，即使电子从极低的温度开始。另一方面，当β_e > m_e/m_i时，电子的能量增益与初始电子温度成正比，这取决于不稳定性增长场中的磁矩守恒。我们的结果对双温吸积流以及太阳风和团内等离子体都有影响。[删节]
2014-11-20 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Physics of relativistic collisionless shocks: II Dynamics of the background plasma
在这系列的第二篇论文中，我们讨论了等离子体进入未磁化的相对论无碰撞对激波的前体的动力学。我们讨论了这个背景等离子体是如何减速和加热，通过其与微湍流的相互作用，结果从增长的电流不稳定性（CFI）的冲击前兆。我们特别利用了参考系$\mathcal R_{\rm w}$，其中湍流主要是磁性的。这个框架以相对论速度向静止的激波前沿移动，从远到近的前体逐渐减速。在第一部分中，我们构建了一个流体模型，推导出预期的超热粒子的散射离开微湍流的背景等离子体的减速规律。这一法律导致背景等离子体洛伦兹因子$γ_{\rm p}$和规范化的光束压力之间的关系$γ_{\rm p}\,\sim\,ξ_{\rm b}^{-1/2}$ $ξ_{\rm b}$，它被发现很好地匹配在大规模的2D 3V粒子模拟中观察到的空间分布。在第二部分中，我们在动力学水平上模拟背景等离子体的动力学，将与$\mathcal R_{\rm w}$减速相关的惯性效应纳入到一个Vlasov-Fokker-Planck方程的俯仰角扩散。我们展示了如何在$\mathcal R_{\rm w}$的有效重力驱动背景等离子体粒子通过摩擦的微湍流，导致有效的等离子体加热。最后，我们比较了蒙特卡罗模拟我们的模型与专用的PIC模拟，并得出结论，它可以令人满意地再现的加热和减速的背景等离子体的冲击前兆，从而提供了一个成功的一维描述的冲击过渡在微观水平。
2019-07-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Origin of intense electron heating in relativistic blast waves
伽马射线暴余辉发射的模拟证明了在非磁化电子-离子等离子体中传播的韦伯介导的相对论无碰撞冲击波的前体中的强电子加热。在这封信中，我们提出了一个理论模型，它描述了电子加热通过一个类似焦耳的过程所造成的俯仰角散射在减速，自感微湍流和相干电荷分离场引起的电子和离子之间的惯性差异。这种电场在电子-离子冲击前体中的出现被大规模粒子模拟（PIC）所证实。使用Monte Carlo-Poisson方法集成模型，我们将主要观测值与PIC模拟进行比较，得出结论，上述机制确实可以解释大部分电子加热。
2022-04-01 astro-ph.HE 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
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
Temperature Isotropization in Solar Flare Plasmas due to the Electron Firehose Instability
利用PIC程序研究了具有电子温度各向异性的无碰撞等离子体（$T_\| ^e\gg T_\perp^e$，$\|$和$\perp$相对于背景磁场）和各向同性质子的各向同性化过程.限制波的增长主要是平行于外部磁场，各向同性机制被确定为电子不稳定性（EFIRST）。电子中的自由能首先通过非共振相互作用转化为左旋圆偏振的横向低频波。快速电子可以通过回旋共振散射到更高的垂直速度，最终导致速度分布的完全各向同性。在不稳定性的该阶段期间，生成朗缪尔波，其可导致无线电波的发射。大部分质子与左旋极化电磁波共振，产生质子温度各向异性$T_\|^p < T_\perp^p$。模拟等离子体的参数选择兼容的太阳耀斑的条件。结果表明，这一机制的意义在粒子加速的背景下：限制的电子速度分布的各向异性，从而提供了进一步加速的必要条件。它增强了电子的俯仰角并加热了离子。
2001-11-15 astro-ph physics.plasm-ph
PIC Simulations of Velocity-Space Instabilities in a Decreasing Magnetic Field: Viscosity and Thermal Conduction
本文采用粒子模拟方法（PIC），模拟了背景磁场逐渐减小的无碰撞电子-离子等离子体，研究了速度-空间不稳定性对等离子体粘性加热和热传导的影响。如果$B$减小，则磁矩的绝热不变性引起具有$p_{||,j} > p_{\perp,j}$的压力各向异性（$p_{||,j}$和$p_{\perp,j}$表示平行于和垂直于磁场的物质$j$（$=i$或$e$）的压力）。线性理论表明，对于足够大的各向异性，可以触发不同的速度空间不稳定性。这些不稳定性，增长规模相当于电子和离子拉莫尔半径，原则上有能力俯仰角散射粒子，限制增长的各向异性。我们的PIC模拟集中在非线性，饱和制度的不稳定性。这是通过在等离子体中施加剪切而使磁场永久减小来实现的。结果表明，在$2 \lesssim β_j \lesssim 20$（$β_j \equiv 8πp_j/B^2$）区，离子和电子的饱和压力各向异性受斜离子流（OIF）和快磁声/哨声（FM/W）不稳定性的共同影响.这些不稳定性优先在离子拉莫尔半径尺度上增长，并使离子和电子压力各向异性几乎相等：$Δp_e/p_{||,e} \approx Δp_i/p_{||,i}$（其中$Δp_j=p_{\perp,j} - p_{||,j}$）。我们还通过直接计算电子沿平均磁场的平均自由程来量化等离子体的热传导，我们发现这强烈依赖于$B$是否减小或增加。我们的结果可以应用于低碰撞…
2018-02-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
