The Biermann battery driven by a streaming plasma
比尔曼电池是宇宙中一种很有前途的种子磁场产生机制。我们提出了一种新的驱动机制的Biermann电池在非均匀等离子体的光束组件。回流引起的不均匀电子流会产生与密度梯度不平行的电子压梯度。因此，由Biermann电池产生磁场。通过对三流体等离子体的数值模拟，揭示了新的磁场产生机制。通过这种机制，第一宇宙射线可以产生红移约为20的天体物理尺度的种子磁场。
2021-03-02 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
High Repetition Rate Exploration of the Biermann Battery Effect in Laser Produced Plasmas Over Large Spatial Regions
在本文中，我们提出了一个高重复率的实验平台，用于检查的空间结构和演变的Biermann产生的磁场在激光等离子体。我们已经扩展了以前的实验，跨越毫米尺度的工作，空间测量磁场在多个平面上的厘米尺度超过数千激光射击。用磁通量探针的测量显示方位角对称的磁场，其范围从距目标0.7 cm处的60 G到距目标4.2 cm处的7 G。的磁场和电流密度结构的演变的膨胀率也映射和检查。激光产生的等离子体的电子温度和密度测量与光学汤姆逊散射，并用于直接计算的磁雷诺数$1.4\times 10^4$，确认磁平流是占主导地位的$\ge 1.5$厘米从目标表面。结果进行比较FLASH模拟，这表明定性协议的数据。
2022-02-24 physics.plasm-ph
Biermann Battery Powered by Resistive Heating Induced by Cosmic Ray Streaming
最近有人提出宇宙射线在早期宇宙中产生一个种子磁场。本文提出了宇宙射线产生磁场的另一种机制，即由宇宙射线流感生的电阻加热驱动的Biermann电池。这种机制是占主导地位的小规模，低温，强电离区，与其他先前提出的机制。由于宇宙射线预计将在第一批恒星死亡后被加速，因此这种机制可以在早期宇宙结构形成期间起作用。我们表明，它使种子磁场具有足够的强度，为后续发电机放大到微高斯水平在当前星系。
2022-07-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Biermann battery effects on the turbulent dynamo in a colliding plasma jets produced by high-power lasers
利用FLASH程序研究了Biermann电池（BB）对强激光碰撞等离子体射流中湍流磁场放大的影响。结果表明，BB在湍流场放大中起着重要的作用。由湍流引入的小尺度流体结构可以允许BB有效地放大磁场。当流动垂直于磁场时，示出的磁场放大率大于流动平行的情况。
2019-06-27 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.plasm-ph
Simulations of the Biermann battery mechanism in two-fluid partially ionised plasmas
在没有初始种子的情况下，非理想感应方程的比尔曼电池项充当产生弱磁场的源。然后，这些场通过发电机机制被放大。开尔文-亥姆霍兹不稳定性是一种流体现象，发生在许多天体物理场景中，可以触发比尔曼电池和发电机过程的作用。我们的目的是调查的效果，电离程度的等离子体和带电和中性物种之间的相互作用上的产生和放大的磁场在不同阶段的不稳定性。我们使用数值代码Mancha-2F中实现的双流体模型。我们从没有初始磁场的配置开始进行2D模拟，由于速度剪切，该配置是不稳定的。我们改变了电离度的等离子体，我们分析的作用，不同的碰撞项包括在模型的方程中发挥的不稳定性的演变和产生的磁场。我们发现，当没有碰撞耦合被认为是两种流体之间，比尔曼电池机制的效果不依赖于电离程度。然而，当考虑到弹性碰撞时，磁场的产生随着电离程度的降低而增加。如果考虑电荷交换过程，这种行为会略有增强。我们还发现了一个依赖于两种流体之间的耦合度的依赖关系的等离子体的总密度。随着总密度的增加，从双流体模型的结果收敛到单流体模型的预测。
2021-04-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The effects of collisions on the generation and suppression of temperature anisotropies and the Weibel instability
膨胀的等离子体与非平行的温度和密度梯度，并通过Biermann电池产生磁场的建模使用粒子在细胞模拟，包括碰撞效应，通过蒙特卡罗方法。的碰撞程度的缩放表明，可以产生的各向异性，驱动的韦伯不稳定性，梯度尺度短于平均自由程。对于较大的碰撞率，比尔曼电池占主导地位的磁场产生的原因。当能量最大的粒子保持无碰撞时，能斯特效应会导致比尔曼场被热通量拖曳，堆积并增强。
2020-04-28 physics.plasm-ph
Biermann Battery Magnetic Fields in ICF Capsules: Total Magnetic Flux Generation
研究了ICF内爆中磁通量的产生过程。热点被证明是占主导地位的停滞期间产生的领域，当温度和密度梯度最大。热点磁通量的缩放推导和模拟相比，揭示了更大的振幅和更高的模式数的扰动产生更多的磁通量。该模型允许更好地理解哪些目标设计将容易受到MHD效应的影响。例如，该模型可用于确定产生最多磁通量的时间。如果发电更倾向于早期，则将存在更多的高模式磁场回路。在中子产生峰值时没有高模扰动的热点仍然可以包含这些尺度上的显著磁通量。通过假设磁通量通过能斯特平流沉积在热点边缘，该模型可用于后处理辐射流体动力学数据以估计磁场强度和磁化。
2021-07-27 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Canonical Vorticity Perspective on Magnetogenesis: Unifying Weibel, Biermann, and Beyond
Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）
本文提出规范涡量框架，统一Weibel、Biermann等磁场生成机制，并预测新的压力张量配置，为等离子体中磁场和涡量生成提供理论基础。
2026-01-15 physics.plasm-ph
Magnetic field generation and amplification in an expanding plasma
用粒子模拟方法研究了具有垂直电子密度和温度梯度的等离子体中磁场B的形成。当系统尺寸L与离子趋肤深度di相当时，B ~ di/L符合Biermann电池效应。然而，当L/di较大时，电子温度各向异性引起的韦伯不稳定性取代了Biermann不稳定性，成为B的主要产生者。韦伯产生的场在有限振幅（等离子体β \approx 100）处饱和，与L无关。如Schekochihin等人所预测的，低于电子拉莫尔半径尺度的磁能谱很好地符合斜率为-16/3的幂律，占星术。J. Suppl. Ser 182，310（2009）中。
2014-05-02 physics.plasm-ph
Kinetic simulation of magnetic field generation and collisionless shock formation in expanding laboratory plasmas
最近的激光等离子体实验观测和研究了与磁化天体物理等离子体有关的一些基本物理过程，包括磁重联、无碰撞冲击和由韦伯不稳定性产生的磁场，为实验室天体物理学开辟了新的实验平台。我们开发了一个完整的动力学模拟模型的第一原理模拟这些系统，包括磁场的动态-磁场产生的比尔曼电池效应或韦伯不稳定性;平流的离子流，霍尔效应，能斯特效应;和破坏的领域耗散机制。动力学模拟，最近的实验，和天体物理等离子体之间的缩放，描述系统的关键无量纲参数。首先，模拟比尔曼电池磁场产生等离子体从薄目标扩展。两个相邻羽流的烧蚀导致形成一个电流片作为相对的比尔曼产生的领域碰撞，模拟最近的激光驱动的磁重联实验。其次，我们模拟最近的实验无碰撞磁化冲击产生，通过扩大活塞等离子体到预磁化的环境等离子体。对于所考虑的参数，Biermann效应在弯曲的激波阵面中产生额外的磁场，从而增加激波粒子反射。这两种情况下，等离子体与磁场的相互作用中的动力学过程的重要性，并打开机会，基准这些重要的过程，通过比较的理论和实验。
2017-12-01 physics.plasm-ph
Measuring magnetic flux suppression in high-power laser-plasma interactions
在OMEGA EP激光系统的实验中，研究了由高功率激光-固体相互作用驱动的Biermann电池磁场产生。质子偏转测量法捕获当靶材料或激光强度变化时自生磁场的强度、空间分布和时间动态的变化。相互作用过程中的磁通量的测量被用来帮助验证扩展的磁流体动力学（MHD）模拟。结果表明，动力学效应导致抑制的Biermann电池机制在激光等离子体相互作用相关的直接和间接驱动惯性约束聚变。实验还发现，随着目标原子序数的增加，产生更多的磁通量，这与标准的MHD理解相反。
2021-07-27 physics.plasm-ph
Characterizing the temporal evolution of Biermann-battery-driven magnetic reconnection in laser-ablated plasmas
Kyushu University（九州大学）；Seikei University（圣德大学）；The University of Osaka（大阪大学）；Aoyama Gakuin University（青山学院大学）
本研究通过改变激光焦点间距控制入流参数，利用激光汤姆逊散射系统表征Biermann电池驱动的磁重联时间演化，发现重联率主要由重联层局域物理过程控制，对全局入流条件不敏感。
2026-08-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The Biermann Catastrophe in Numerical MHD
比尔曼电池效应经常在宇宙磁场发生中被引用，并在高能量密度实验室物理实验中进行研究。众所周知，在激波<i>后面的</i>光滑流中，由于密度和温度梯度的不对准，通过比尔曼效应产生磁场。我们表明，比尔曼效应磁场也<i>产生</i>冲击内。在MHD代码中直接实现Biermann效应并不能捕获这个物理过程，更糟糕的是，在冲击时产生非物理磁场，其值不随分辨率收敛。我们表明，这种收敛故障是由于天真的离散化，这不能占的事实，即离散无旋向量场有虚假的螺线管组件，增长没有约束附近的不连续性。我们表明，仔细考虑离子粘性冲击的动力学导致比尔曼效应，从而产生一个收敛的算法制定。我们注意到两个新的物理效应：一个<i>电阻磁前体中的冲击</i>比尔曼产生的字段“泄漏”逆流;和<i>热磁前体</i>，在该字段中产生的比尔曼效应提前的冲击前，由于冲击的电子热传导前体所产生的梯度。这两种效应似乎都可以在激光设施的实验中观察到。我们重新审视发表的研究磁在星系团形成，并得出结论，有问题的模拟分辨率不足，可靠地估计磁场产生率。校正后的估计值表明原始场值在$B\sim 10^{-22}$ G - $10^{-19}$ G乘$z=3$范围内。
2015-01-22 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Magnetogenesis by Wave-Driven Momentum Exchange
本文提出一种通过静电离子声波驱动多粒子动量交换产生磁场的机制，该机制在部分天体物理环境中种子磁场增长率超越传统Biermann电池。
2020-08-07 physics.plasm-ph
Weibel instability drives large magnetic field generation in laser-driven single plume ablation
利用第一性原理动力学模拟方法研究了激光驱动箔和黑腔等离子体中膨胀烧蚀等离子体产生磁场的过程。除了比尔曼电池产生的磁场，强大的辅助磁丝被发现生长在电晕的单个膨胀等离子体羽流;观察到这种丝占主导地位的比尔曼领域在足够大的焦点半径，达到饱和值的$\sim$ 100 T在国家点火设施一样的驱动条件。丝状场是由烧蚀离子和稀疏背景种群之间的相对逆流驱动的离子韦伯不稳定性引起的，这可能是空腔或激光预脉冲中预填充气体的结果。离子-韦伯不稳定性是强大的，包括碰撞和增长的时间尺度为100 ps，波长的规模为100-250 $μ$ m，在广泛的背景人口密度;不稳定性也引起相干密度振荡。这些结果是特别感兴趣的惯性约束聚变实验，在这种领域和密度扰动可以修改热传输以及激光传播和吸收。
2019-12-23 physics.plasm-ph
Generation of Magnetic Fields by a Gravitomagnetic Plasma Battery
在Kerr度规的3+1分裂下，研究了Kerr黑洞周围离子-电子等离子体中电池产生磁场的过程.结果表明，重力磁场对电子分压的贡献能够驱动电流。平衡磁场的强度应该比经典的比尔曼电池更高，因为重力磁驱动项比经典的驱动项更不容易被淬灭。在轴对称情况下，电池只能感应环形磁场。然而，一旦存在环形磁场，重力磁场和电磁场的耦合即使在轴对称中也会产生极向磁场（Khanna & Camenzind 1996 a，b）。因此，嵌入等离子体中的旋转黑洞总是会产生环形和极向磁场。
1998-03-20 astro-ph gr-qc physics.plasm-ph
Cosmic Alternator for the Onset of Large-Scale Magnetic Fields
研究稀薄无碰撞等离子体中由非热不均匀电子分布引发的大尺度磁场生成机制，提出基于电子压力梯度与剪切磁场的交变磁场重联过程，并阐明其与Biermann Battery的本质区别。
2024-08-22 physics.plasm-ph
Evolution of magnetic field generated by the Kelvin-Helmholtz instability
本文研究了电离等离子体中的Kelvin-Helmholtz不稳定性，重点讨论了通过Biermann电池机制产生磁场的问题。该问题是通过直接数值模拟的两个反向流动的二维几何形状进行研究。模拟表明，涡流的形成和它们的进一步相互作用，导致一个大的单一的漩涡。在早期阶段，产生的磁场的演变，由于斜压项的感应方程，揭示了显着不同的结构，从涡度场，尽管磁场和涡度服从相同的方程。在以后的时间，磁场表现出复杂的行为，并继续增长，即使在流体动力学涡流已经发展。
2014-02-12 physics.plasm-ph
Modeling hydrodynamics, magnetic fields and synthetic radiographs for high-energy-density plasma flows in shock-shear targets
采用三维FLASH辐射-磁流体动力学（radiation-MHD）模拟方法，研究了激波剪切衍生平台内的流体力学和磁场。模拟结果表明，由于反向传播的激波诱导剪切层中的旋涡和混合，通过比尔曼电池效应可以产生数十特斯拉的场。使用MPRAD的合成质子射线照相模拟和使用SPECT 3D的合成X射线图像模拟进行预测的诊断中的可观察到的功能。量化磁场在惯性约束聚变（ICF）和高能量密度（HED）等离子体中的影响是前沿研究，在基础科学和应用科学中具有深远的影响。
2019-11-20 physics.plasm-ph
Collisionless dynamo seeds from phase mixing-induced electron slippage
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
提出一种在初始无磁化无碰撞等离子体中通过相混合制动空间变化电子流产生磁场的动力学机制，生成尺度远超动力学尺度、强度可比或超过经典Biermann电池的相干种子场。
2026-10-30 physics.plasm-ph
Non-Linear Ablative Rayleigh-Taylor Instability: Increased Growth due to Self-Generated Magnetic Fields
非线性烧蚀瑞利-泰勒（RT）不稳定性的增长率提高了磁场自生的Biermann电池机制，提出了一种缩放与扰动高度和波长的影响，并验证了扩展磁流体动力学模拟。发现单个RT尖峰周围的磁通量产生率与尖峰高度成比例。霍尔参数，量化电子磁化，被发现是强烈增强短波长尖峰由于能斯特压缩的磁场在尖峰尖端。磁场对尖峰生长的影响是通过抑制热传导到不稳定的尖峰和Righi-Leduc热流将热量从尖峰尖端偏转到基部。Righi-Leduc被发现是小霍尔参数的主导效应，而抑制热传导占主导地位的大霍尔参数。这些结果表明了在所有受扰惯性约束聚变热点中考虑磁场的重要性。
2022-08-15 physics.plasm-ph
Fast magnetic reconnection in highly-extended current sheets at the National Ignition Facility
在国家点火装置上观测到了磁化激光等离子体之间的快速磁重联。通过平铺两排激光器产生两个高度拉长的等离子体羽流，每个羽流中通过比尔曼电池效应产生磁场。详细的磁场观测，从质子照相使用D $^3$ He胶囊内爆，揭示重联发生在一个扩展的，准一维电流片与大纵横比$\sim 100$。一维几何允许严格和独特的重建的磁场，它显示了一个重联电流片，减薄到半宽度接近电子陀螺标度。尽管纵横比很大，大部分的磁通量重新连接，这表明快速重联支持的非回旋电子压力张量。
2020-03-13 physics.plasm-ph
Measurements of Extended Magnetic Fields in Laser-Solid Interaction
本文利用带原位X射线基准的质子照相技术，发现激光-箔相互作用产生的Biermann-battery磁场延伸至等离子体羽流边缘之外超过3.5 mm，揭示了现有磁流体动力学模拟未捕获的新物理机制。
2023-10-28 physics.plasm-ph
Magnetic field dynamics in presence of Hall conductivity and thermal diffusion
Space Research Institute of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院太空研究所）
研究霍尔电流与热扩散对磁场结构的影响，推导包含种子磁场生成机制的磁场动力学方程。
2026-04-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Collimation of diamagnetic laser-driven plasma outflows by an ambient magnetic-pressure gradient
University of Delaware（特拉华大学）
研究通过磁流体力学模拟，探讨了激光驱动等离子体喷流在外部施加的环向磁场中沿磁场传播的机制，发现环境磁压梯度通过磁压约束喷流。
2026-04-03 physics.plasm-ph
Structure of self-generated magnetic fields in laser-solid interaction from proton tomography
Princeton University（普林斯顿大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Michigan（密歇根大学）
本研究针对高功率激光-固体相互作用中的自生磁场，依托OMEGA激光器通过多视角质子射线成像与层析反演表征其三维位置与强度，验证了含磁输运改进的MHD模拟，为激光等离子体磁场研究提供新工具。
2025-10-15 physics.plasm-ph
Observations of Pressure Anisotropy Effects within Semi-Collisional Magnetized-Plasma Bubbles
磁化等离子体相互作用在天体物理和实验室等离子体中普遍存在。各种物理效应已被证明是重要的碰撞等离子体流的影响，相反的磁场，然而，实验验证的相互作用区域内的机制仍然难以捉摸。在这里，我们讨论了激光等离子体实验，实验结果证实，比尔曼电池产生的磁场平流的能斯特流和各向异性压力效应占主导地位，这些流动中的重联区。这些领域映射使用时间分辨质子探测在多个方向。各种实验，建模和分析技术表明，在半碰撞，高$β$等离子体的各向异性压力的重要性，导致减少的幅度相比，电阻过程中的重连领域。各向异性压力动力学在无碰撞等离子体中至关重要，但在碰撞等离子体中往往被忽略。我们发现，压力各向异性是必不可少的，在维持相互作用层，重新分布磁场，甚至半碰撞，高能量密度物理（HEDP）制度
2020-10-19 physics.plasm-ph
Thermomagnetic instability of plasma composition gradients
我们发现，在Braginskii磁流体力学下，平均离子电荷态和电子温度的反平行梯度对自生磁场的增长是不稳定的。这种不稳定性类似于产生磁场的热磁不稳定性，尽管它是由碰撞热力磁源项而不是比尔曼电池项驱动的。离子电荷状态的梯度导致碰撞性的梯度，其与温度扰动耦合以产生自生磁场。这个磁场以一种加强温度扰动的方式偏转电子热通量。推导出的线性增长率，通常在流体动力学时间尺度上，包括电阻和热平滑。它随着大的离子成分梯度和电子热通量而增加，这是惯性约束聚变内爆中典型的黑腔壁或污染物混合射流的条件。然而，扩展的磁流体动力学模拟表明，不稳定性通常是主导和稳定的非线性能斯特平流，以类似的方式，标准的热磁不稳定性。
2020-10-28 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Richtmyer-Meshkov Instability of an Imploding Flow with a Two-Fluid Plasma Model
数值研究了无初始磁场作用下圆柱形轻/重密度界面的双流体（离子和电子）等离子体Richtmyer-Meshkov不稳定性。改变德拜长度尺度，我们研究电子和离子流体之间的耦合的影响。当耦合变强时，电子被限制为与离子共同移动，并且所产生的演化类似于流体动力学中性流体的情况。在电子和离子之间发生的电荷分离导致自生电磁场。结果表明，当电子和离子之间的耦合较弱时，Biermann电池效应主导了磁场的产生。除了在流动减速过程中的瑞利-泰勒稳定效应外，界面还被诱导的时空变化的洛伦兹力加速。结果，扰动发展成瑞利-泰勒不稳定性，导致扰动振幅与流体动力学情况相比有所增强。
2020-02-29 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
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
Detection of current-sheet and bipolar ion flows in a self-generated antiparallel magnetic field of laser-produced plasmas for magnetic reconnection research
利用光学诊断方法研究了激光产生的磁化等离子体中的磁重联。磁场通过比尔曼电池效应产生，并且反向磁场线彼此相互作用。自发射测量表明，两个碰撞等离子体停滞在一个中平面上，形成两个平面密集区，它们相互作用的时间较晚。激光汤姆逊散射谱在自生磁场方向上发生畸变，表明离子速度分布和等离子体加速不对称。此外，垂直于磁场的光谱显示不同的峰强度，表明电子电流的形成。这些结果被解释为磁场耗散、重联和外流加速。双向激光汤姆逊散射，如这里所讨论的，是一个强大的工具，在重联区域的微观物理研究。
2022-09-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Updated Magnetized Transport Coefficients: Impact on Laser-Plasmas with Self-Generated or Applied Magnetic Fields
最近在低电子磁化下发现了Epperlein和Haines [PoF（1986）]输运系数的错误，两个团队同时提出了新的磁输运系数[Sadler，Walsh & Li，PRL（2021）和Davies，Wen，Ji & Held，PoP（2021）];这两组独立的更新系数在本文中显示是一致的。这些新的系数的重要性，无论是自生或施加磁场的激光等离子体的证明。当施加外部磁场时，交叉梯度能斯特项扭曲场结构;这种扭曲在低磁化状态下通过新系数减小。对于只存在自生磁场的等离子体，新系数的引入使磁场随Righi-Leduc热流运动，增强了MHD的影响。模拟了ICF热点扰动周围的Biermann电池磁场，交叉梯度能斯特输运增加了尖峰穿透。
2021-07-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The Small-Scale Dynamo and Non-Ideal MHD in Primordial Star Formation
我们研究了原始晕形成过程中磁场的放大作用。在第一批恒星和星系形成过程中，引力下落运动所产生的湍流可以非常有效地放大磁场，并在短时间内达到动态显著值。卡赞采夫理论描述了所谓的小尺度发电机--一种将湍流的动能转化为磁能的磁流体动力学过程--然后我们就可以计算出小尺度磁场的增长率。我们的计算是基于一个详细的化学网络，我们包括非理想的磁流体力学效应，如双极扩散和欧姆耗散。我们跟随磁场的演化到更大的尺度，直到饱和发生在金斯尺度上。假设由比尔曼电池过程产生的弱磁种子场，Burgers和Kolmogorov湍流都导致在相当小的密度范围内饱和。这样的场很可能在原恒星盘形成后变得相关，因此可能影响宇宙中第一批恒星和星系的形成。
2012-05-23 astro-ph.CO physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Turbulent Magnetogenesis and Large-scale Magnetic Dynamo Amplification in Ion--electron Plasmas
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Royal Belgian Institute for Space Aeronomy（比利时皇家空间空气动力学研究所）；National Research Council (CNR-ISTP)（国家研究委员会）；Università della Calabria（卡拉布里亚大学）；University of Delaware（特拉华大学）
利用全动力学模拟研究离子 - 电子等离子体磁生成，发现两阶段机制，电子压力各向异性引发电子 - 韦贝尔模式，离子各向异性驱动离子 - 韦贝尔型模式，还有比尔曼电池机制，使磁场放大，为磁生成提供解释。
2026-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Full particle-in-cell simulation of the interaction between two plasmas for laboratory experiments on the generation of magnetized collisionless shocks with high-power lasers
采用一维粒子模拟方法，对强激光产生磁化无碰撞激波的实验室实验进行了初步的数值实验。本文研究了运动的铝等离子体和静止的氮等离子体之间的相互作用。在数值实验中，氮等离子体是未磁化的或被一个弱的外部磁场磁化。由于先前的研究表明由于Biermann电池在活塞（铝）等离子体中产生自发磁场，因此磁场的效果是令人感兴趣的。当两个等离子体中的一个被磁化时，在两个等离子体之间的界面附近观察到电子密度和磁场的急剧跳跃，这表明切向电子-磁流体动力学间断的形成。当铝等离子体被磁化时，氮离子在铝等离子体区回旋时，铝等离子体的密度和磁场都发生了强烈的压缩。激波下游的形成由激波跳跃条件指示。结果表明，活塞（铝）等离子体中的自发磁场在垂直无碰撞激波的形成中起着至关重要的作用。
2019-02-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
High-power laser experiment forming a supercritical collisionless shock in a magnetized uniform plasma at rest
提出了一种新的产生准垂直超临界磁化无碰撞激波的实验方法。在我们的实验中，环境氮（N）等离子体是在休息和良好的磁化，它具有均匀的质量密度。等离子体是由激光驱动的烧蚀铝（Al）等离子体推动的。条纹光学高温计和空间分辨激光集体汤姆逊散射澄清等离子体密度和温度的结构，这是比较一维粒子在细胞模拟。结果表明，激光辐照后，Al等离子体被自生的Biermann电池场磁化，并与入射的N等离子体发生碰撞。N等离子体中的压缩外部场反射N离子，导致逆流磁化N流。也就是说，我们识别反射的N离子的边缘。这种相互作用的等离子体形成了磁化的无碰撞激波。
2022-02-07 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.plasm-ph
Lagrangian statistics of a shock-driven turbulent dynamo in decaying turbulence
在超新星激波和星系团中观测到$n$ G级的小尺度波动磁场，其放大可能是由比尔曼电池机制引起的。然而，如果没有湍流发电机，这些磁场就不能进一步放大，湍流发电机通过拉伸-扭曲-折叠（STF）机制产生磁能。因此，我们在这里提出了新的三维磁流体动力学（MHD）模拟的激光驱动的冲击波传播到分层，多相介质，调查后冲击波湍流磁场放大通过湍流发电机。这里使用的配置目前正在国家点火装置（NIF）的激波风洞中进行测试。为了探索激波后湍流区的统计特性，我们使用$384 \times 512 \times 384$示踪剂通过拉格朗日框架跟踪其演变，从而提供了一个高保真的分析冲击介质。我们的模拟表明，磁场的增长，伴随着近萨夫曼动能衰减（$E_{\textrm{kin}} \propto t^{-1.15})$没有湍流驱动，表现出略有不同的特性相比，周期性的盒子模拟。在其演化过程中似乎不存在明显的阶段，因为在湍流衰减过程中观察到磁场放大的激波通道和时间非常短（湍流翻转时间的$\sim\!0.3$）。然而，增长率仍然是一致的压缩（无卷曲）湍流驱动亚音速，可压缩湍流的预期。唯象理解的磁场和速度场的动态也阐明通过拉格朗日频谱，这是一致的预期的惯性范围缩放的欧拉-拉格朗日桥。
2023-02-16 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
