Magnetogenesis in a collisionless plasma: from Weibel instability to turbulent dynamo
在完全动理学框架下，通过外部机械力研究未磁化等离子体中磁场的自洽产生与放大，揭示了 Weibel 不稳定性产生种子场并经涨落发电机放大至能量均分的过程，对星系团及星系际磁场起源有重要意义。
2023-07-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Saturation Level of Ion Weibel Instability and Isotropization Length Scale in Electron-Ion Weibel-Mediated Shocks
本研究通过理论和粒子模拟，揭示电子物理决定离子韦伯不稳定性产生的磁场饱和水平，并建立各向同性化长度模型，发现电子加热对超相对论激波形成至关重要，而典型星际介质中的非相对论激波并非纯韦伯介导。
2024-05-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Ion Weibel Instability in the hybrid framework: the optimal resolution
Columbia University（哥伦比亚大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；The University of Tokyo（东京大学）
研究等离子体混合框架中离子韦贝尔不稳定性在弱磁化区域的最优分辨率要求及验证方法，通过混合模拟和全粒子-细胞模拟对比，揭示了离子尺度不稳定性对韦贝尔磁场增长和饱和的影响。
2026-07-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetic field amplification by a nonlinear electron streaming instability
相对论性流动等离子体不稳定性引起的磁场放大是高能天体物理环境以及与强激光和电子束相关的实验室场景的核心。本文报道了相对论稀释电子束在线性韦伯不稳定性饱和后出现的一种新的二次非线性不稳定性。这种不稳定性的增长，由于横向磁压力与束电流丝，这不能迅速中和由于背景离子的惯性。我们表明，它可以放大的磁场强度和空间尺度的数量级，导致大规模的等离子体腔与强磁场和非常有效的转换成磁能的光束动能。的不稳定性增长率，饱和水平，和尺度长度的解析推导，并显示出良好的协议与全动力学模拟。
2021-04-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Change of a Weibel-type to an Alfvénic shock in pair plasma by upstream waves
我们研究与粒子在细胞（PIC）模拟如何对等离子体中的平行冲击上游波，这是由逃逸的下游粒子驱动的反应。最初，在二维模拟中，激波是由磁致伸缩（梁-韦伯）不稳定性维持的。逃逸粒子驱动静电束流不稳定性上游。这些波对上游等离子体的修改几乎不影响激波。随着时间的推移，逃逸粒子的密度降低和温度升高会淬灭束流的不稳定性。沿磁场方向的热能大于垂直于磁场方向的热能会使对阿尔文模式不稳定。在上游等离子体的静止坐标系中，增长的成对阿尔文波的群速度低于激波的群速度，激波赶上波。在二维模拟中，积累的成对Alfvén波逐渐将激波从韦伯型激波变为初始条件下马赫数约为6的Alfvénic激波。
2020-05-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Weibel-dominated quasi-perpendicular shock: hybrid simulations and in situ observations
本研究通过混合动力学模拟与太阳风高马赫数激波的就地观测直接对比，发现激波脚区的离子Weibel不稳定性是观测波特性的成因，并提取了反射离子参数的线性近似以供解析模型使用。
2023-10-20 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Electron acceleration in a nonrelativistic shock with very high Alfvén Mach number
利用二维全动力学PIC模拟方法，研究了非相对论性、超高Alfvén马赫数（$M_A \sim 45$）激波中电子加速与等离子体动力学不稳定性的关系.电磁（离子韦伯）和静电（离子声学和布尼曼）不稳定性强烈激活在同一时间在不同区域的二维激波结构。相对论电子主要是由激波冲浪机制与布尼曼不稳定性在前沿的脚迅速产生。能谱具有超过伴随主要热布居的上游离子动能的高能量尾部。这为激波前沿的离子声不稳定性提供了有利条件，而这反过来又导致了额外的振荡。大振幅离子韦伯不稳定性产生电流片的脚，这意味着另一种耗散机制，通过磁重联在三维激波结构中的非常高的$M_A$制度。
2013-10-31 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetic field amplification by a plasma cavitation instability in relativistic shock precursors
等离子体流不稳定性在相对论激波及其环境中的磁场放大和粒子加速中起着重要作用。然而，在远冲击波前体区域，加速粒子构成一个高度相对论性和稀释束，流不稳定性通常变得效率低下，并在非常小的规模相比，束粒子的回旋半径。我们报告的等离子体空化不稳定性，是由稀相对论性光束驱动，可以增加两个数量级的磁场强度和相干尺度达到近均分值与光束能量密度。这种不稳定性的增长后，发展的韦伯不稳定性，并与背景轻子和离子的束流的非对称响应。所得到的净感应电场驱动带正电和带负电的射束种类之间的强能量不对称性。大规模的粒子在细胞中的模拟被用来验证分析预测的增长和饱和度的不稳定性，并表明它是强大的，在广泛的条件下，包括那些与成对加载等离子体。这些结果可以有重要的影响的磁化强度和结构的冲击在伽马射线暴，更普遍的磁场放大和非对称散射的相对论性带电粒子在等离子体天体物理环境。
2022-01-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Primordial Weibel instability
我们研究了宇宙后暴胀时代的矢量不稳定性的发生，作为原始磁场放大的机制。我们假设在暴胀过程中存在一个与引力任意耦合的带电旁观者标量场，它处于真空德西特态。引力粒子的产生发生在从暴胀到随后的再加热阶段的过渡阶段，因此真空场态成为一个受激的多粒子态。因此，这种状态可以被描述为一个真正的流体，我们建立了流体动力学框架，使用相对论流体的二阶理论与弛豫时间处方的碰撞积分。在再加热（辐射主导型时代）期间，由于宇宙的高温状态和消失的标量曲率，流体可以被视为共形流体。从暴胀到有效辐射主导的膨胀的快速转变引起的大的量子涨落成为统计涨落，从而在任何有限域中产生电荷过剩和各向异性压力。每个尺度的效应的精确大小由平均域的大小和与曲率的耦合决定。我们看看域是大于地平线在重新加热的开始，但远小于我们自己的视野，并表明，在有限的一部分，他们的各向异性和电荷过剩提供了合适的条件，韦伯不稳定。此外，如果再加热的持续时间短于流体的弛豫时间，则这种不稳定性可以补偿或甚至克服原始磁场的共形稀释。我们表明，非平凡的拓扑结构的磁场编码在其磁螺旋度也被放大，如果存在。
2022-01-19 astro-ph.HE hep-ph
Nonthermal Electron Acceleration at Collisionless Quasi-perpendicular Shocks
冲击波在无碰撞的日光层和天体物理等离子体中的传播已经被广泛研究了几十年。一个主要的动机是了解冲击时的非热粒子加速。虽然扩散激波加速（DSA）理论长期以来一直是宇宙射线在激波加速的标准，粒子加速的等离子体物理理解仍然难以捉摸。本文综述了近几年来在准垂直冲击下电子非热加速机制的研究进展。本评论中的讨论仅限于以下三个具体主题。第一种是随机冲击漂移加速（SSDA），这是一种相对较新的电子注入DSA的机制。本文将讨论其基本机制、相关的现场观测和动力学模拟结果，以及它与DSA的联系。其次，我们讨论了与年轻超新星遗迹（SNRs）有关的高马赫数激波的激波冲浪加速（SSA）。虽然一维假设下的原始建议是不现实的，SSA现在已被证明是有效的一个完全三维的动力学模拟。最后，我们讨论了目前的理解磁化韦伯主导的冲击。激波结构内自生电流片的自发磁重联是韦伯产生的强磁湍流的有趣结果。我们认为，高马赫数冲击与阿尔芬和声音马赫数超过20-40将可能表现为韦伯主导的冲击。尽管最近有一些有趣的发现，SSDA，SSA，和磁重联的电子加速在无碰撞冲击的相对作用，以及如何占主导地位的粒子加速机制的变化取决于冲击参数仍然有待回答。
2022-09-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Energy partition in collisionless counterstreaming plasmas
High Energy Density Science Division, SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室高能密度科学部）；GAP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等技术学院等离子体与核聚火研究所GAP小组）
研究无碰撞反向流等离子体中能量分配，发现Weibel不稳定性驱动磁场增强，电流丝弯曲产生发电机型机制，电子加热与质量比相关。
2026-01-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Kinetic simulations of nonrelativistic perpendicular shocks of young supernova remnants. III. Magnetic reconnection
采用二维粒子模拟方法研究了高马赫数非相对论垂直激波下电子加速问题。SNR冲击介导的韦伯不稳定性，这是因为冲击反射和上游离子之间的相互作用激发。韦伯不稳定性的非线性演化导致电流片的形成。在湍流激波斜坡处，电流片通过磁重联衰减。重联点的数目强烈地依赖于离子-电子质量比和模拟激波的Alfvénic马赫数。在磁重联作用的位置观察到电子加速。对于最高的质量比，几乎所有的电子都参与了磁重联，这使得磁重联成为电子在这些冲击中的主要加速过程。我们讨论了我们的结果与现实的离子-电子质量比的3D系统的相关性。
2020-03-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Kinetic simulation of nonrelativistic perpendicular shocks of young supernova remnants. IV. Electron heating
高马赫数无碰撞激波存在于行星系统和超新星遗迹中。电子在这些冲击中被加热到远高于朗肯-于戈尼奥预测的温度。然而，负责电子加热的过程仍然没有得到很好的理解。我们使用一组大尺度的Particle-In-Cell方法模拟了高马赫数区域的非相对论激波，以阐明电子加热过程。这些冲击的物理性质由冲击斜坡处的离子反射定义。反射离子和上游等离子体的进一步相互作用激发静电布尼曼和双流离子-离子韦伯不稳定性。电子通过激波冲浪加速、激波势、磁重联、随机费米散射和激波压缩被加热。主要贡献者是冲击电位。磁场线由于韦伯不稳定性而缠结，这允许由冲击电位加热平行电子。电子加热的约束模型预测的离子-电子温度比在SNR冲击和土星的弓冲击观测值。
2020-08-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electron heating in high Mach number collisionless shocks
本文提出高马赫数无碰撞激波中电子加热的新理论模型，揭示电子-离子惯性差异导致的差异性散射及双极电场与扩散输运的自洽作用，解释了Weibel磁场中的高效加热机制。
2024-05-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Polarization of radiation of electrons in highly turbulent magnetic fields
研究了电子在高度湍流的各向异性磁场中产生的抖动和同步辐射的偏振特性。净极化由磁场的几何形状提供，其方向平行于某个平面。这种情况可能出现在相对论激波中，在磁场通过所谓的韦伯不稳定性放大的过程中。虽然抖动辐射的偏振特性允许提取关于湍流光谱以及磁场几何形状的直接信息，但是同步辐射的偏振反映了磁场在其强度上的分布。对于各向同性分布的单能电子，我们发现同步辐射的偏振度大于抖动辐射的偏振度。对于电子能量的幂律分布，同步加速器的偏振度与抖动辐射之间的关系取决于该分布的光谱指数。
2016-07-06 astro-ph.HE
Magnetic Field Amplification Associated with the Richtmyer-Meshkov Instability
用二维MHD模拟方法研究了Richtmyer-Meshkov不稳定性（RMI）对磁场的放大作用。单模分析揭示了RMI的非线性演化与场增强之间的关系。研究发现，周围的磁场被与RMI相关的流体运动拉伸，其强度被显著放大两个数量级以上。磁场的饱和程度取决于激波通过后放大的磁压和热压之间的平衡。这种有效的放大作用可以在一个很宽的RMI条件范围内实现，例如入射激波的马赫数和接触间断处的密度比。结果表明，RMI可能是一个强大的星际磁场的放大机制，并导致在超新星遗迹的冲击观测到的局部强场的起源。
2012-09-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electron Heating in Low Mach Number Perpendicular shocks. I. Heating Mechanism
最近对星系团合并激波的X射线观测表明，激波后的等离子体是双温的，质子比电子热。本文采用二维粒子模拟方法，研究了电子在垂直低马赫数冲击波中的不可逆加热物理过程，并以声速马赫数为3，等离子体β为16为例进行了计算。我们发现，电子熵产生需要两个基本成分：（i）电子温度各向异性，由场放大耦合到绝热不变性引起的;以及（ii）打破电子绝热不变性本身的机制。在冲击中，场放大发生在两个主要位置：在冲击斜坡处，密度压缩导致冻结场的增加;以及更远的下游，冲击驱动的质子温度各向异性产生强质子回旋和镜像模式。场放大引起的电子温度各向异性超过了电子哨声不稳定性的阈值。哨声波的增长打破了电子绝热不变性，并允许有效的熵产生。我们发现，电子加热效率显示只有一个弱的依赖于质量比（小于30%的下降，因为我们增加的质量比从49到1600）。我们开发了一个电子不可逆加热的分析模型，并表明它是在很好的协议与我们的模拟结果。
2017-10-20 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electron Pre-Acceleration at Nonrelativistic High-Mach-Number Perpendicular Shocks
我们进行粒子在细胞模拟的垂直非相对论性碰撞冲击研究电子加热和预加速的参数，允许外推到年轻的超新星遗迹的条件。我们的高分辨率的大规模数值实验样本的冲击表面的代表性的一部分，并表明，电子注入的效率强烈调制的冲击重组的相位。对于低温和中温等离子体（等离子体β $β_{\rm p}=5\cdot 10^{-4}$和$β_{\rm p}=0.5$），我们研究了大尺度磁场相对于模拟平面的各种取向下的非线性激波结构和电子预加速，同时保持大尺度磁场相对于激波法线的取向为$90^\circ$。离子反射的冲击导致形成的磁丝的冲击斜坡，导致韦伯型不稳定性，和静电布曼模式的冲击脚。在所研究的所有情况下，后者通过冲击冲浪加速（SSA）机制提供第一阶段的电子振荡。随后的双折射强烈依赖于场的取向，并通过绝热或二阶费米加速过程的配置与面外和面内场分量，分别进行。对于严格的平面外场，超热电子的分数比其他配置高得多，因为只有在这种情况下，布尼曼模式完全被二维模拟网格捕获。具有中等$β_{\rm p}$的等离子体中的冲击提供更有效的预加速。我们的研究结果的物理完全三维系统的相关性进行了讨论。
2017-08-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Diffusive shock acceleration with magnetic field amplification and Alfvenic drift
我们探索波粒相互作用如何影响扩散激波加速（DSA）在天体物理冲击进行随时间变化的动力学模拟，其中磁场放大（MFA），Alfvenic漂移，热泄漏注入，玻姆扩散，和自由逃逸边界的唯象模型实施。如果宇宙射线（CR）粒子的注入分数大于2 × 10 ^{-4}，对于与年轻超新星遗迹相关的激波参数，DSA足够有效，由于CR反馈而产生显著的激波前兆，并且磁场可以通过上游区域的CR流不稳定性放大到20倍。如果散射中心在放大的磁场中以阿尔芬速度漂移，CR能谱会显著变陡，加速效率降低。采用自洽MFA和Alfvenic漂移的非线性DSA预测，对于音速马赫数为20< M_s< 100的强激波，激波后CR压力大约在激波冲压压力的10%处饱和。由于放大的磁场跟随前体中的流动改性，所以粒子谱的低能量端比高能量端软化得多。因此，即使在Alfvenic漂移的帮助下，能谱中的凹曲率也不会完全消失。对于中等Alfven马赫数（M_A<10）的激波，加速CR谱可以变得像E^{-2.1}-E^{-2.3}那样陡峭，这与观测到的几个年轻超新星遗迹的CR谱和γ射线光子谱更加一致。
2012-09-24 astro-ph.HE
The Efficiency of Magnetic Field Amplification at Shocks by Turbulence
湍流发电机场放大经常被用来解释超新星激波（$\sim 100 \, μ$ G）和星系团射电遗迹（$\sim μ$ G）中薄边缘的强场强。我们提出了高分辨率的MHD模拟的冲击前湍流，结块和冲击之间的相互作用，量化的条件下，湍流发电机放大可以是显着的。我们展示了数值收敛的场放大与阿尔文马赫数，$B/B_0 \propto {\mathcal M}_{\rm A}$，高达${\mathcal M}_{\rm A} \sim 150$的规模。这意味着冲击后场强相对独立于种子场。放大在低${\mathcal M}_{\rm A}$时由压缩主导，在高${\mathcal M}_{\rm A}$时由拉伸（湍流放大）主导。对于高$\mathcal{M}_{\rm A}$，$B$场呈指数增长，并在湍流均分时饱和，而涡量在激波处急剧跳跃，随后衰减;所产生的场主要沿激波法线取向（这种效应只在三维而非二维中明显）。这与超新星遗迹中的径向场偏差一致。相比之下，对于低$\mathcal{M}_{\rm A}$，场放大主要是压缩的，相对适度，并且导致主要垂直的场。后者与射电遗迹中的极化现象相一致。我们的结果是相对稳健的气体聚集的假设水平。我们的研究结果意味着，湍流发电机可能是重要的超新星，但只符合场强，而不是几何形状，集群无线电遗迹。对于后者，这意味着强预先存在的$B$ -字段在周围的集群郊区。
2016-10-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
A nonlinear Monte Carlo model of super-diffusive shock acceleration with magnetic field amplification
宇宙等离子体中的快速无碰撞冲击将它们的动能流转化为热的下游热等离子体，其中相当大一部分能量进入超热带电粒子和磁波动的广谱。超热粒子可以穿透到激波上游区域，产生扩展的激波前兆。冷的上游等离子体流被超热粒子压力梯度提供的力减速。在高马赫数无碰撞激波中，有效的粒子加速可能与由加速粒子的各向异性分布产生的湍流磁场放大（MFA）相耦合。这种各向异性是由快速粒子输运决定的，使得问题具有强非线性和多尺度性。在这里，我们提出了一个非线性Monte Carlo模型的无碰撞冲击结构与超扩散传播的高能费米加速粒子耦合粒子加速和MFA提供了一个一致的描述强冲击。蒙特卡罗技术的一个显著特征是它包括在所有前体位置处的粒子分布的全角度各向异性。该模型揭示了高能粒子的超扩散传输（即，Levy-walk传播）在前体颗粒分布中产生强的四重各向异性。高能粒子的合成压力各向异性产生非共振镜型不稳定性，该不稳定性放大波长比由冲击产生的最高能量质子的回旋半径长的可压缩波模式。
2017-03-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Simulations of Ion Acceleration at Non-relativistic Shocks. II. Magnetic Field Amplification
我们使用大型混合模拟研究离子加速和产生的磁湍流由于流的粒子是自洽加速在非相对论冲击。当加速是有效的，我们发现，上游的磁场显着放大。对于Alfvénic马赫数为$M=100$的激波，总放大因子大于10，并与$M$的平方根成比例。激发磁湍流的谱能量密度由加速粒子的能量分布决定，对于中强激波（$M\lesssim30$），谱能量密度与扩散激波加速准线性理论框架下的共振流不稳定性的预测吻合得很好。对于$M\gtrsim30$，相反，贝尔的非共振混合（NRH）的不稳定性预测，并发现增长速度比共振不稳定性。NRH模式被逃逸的粒子激发，并且最初在不干扰电流的情况下生长，它们的典型波长比电流离子的回旋半径短得多。然后，在非线性阶段，大多数不稳定模式迁移到越来越大的波长，最终与开始扩散的驱动离子在波长上共振。在强烈的冲击，我们区分两个区域，分离的自由逃逸边界：远上游，场放大提供的逃逸离子通过NRH不稳定性的电流，和冲击前体，高能粒子被有效地磁化，和场放大提供的扩散离子的电流。所提出的磁场放大的尺度关系使得在非相对论冲击下离子加速的唯象模型中能够包含自洽的微观物理。
2014-10-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Efficient highly-subsonic turbulent dynamo and growth of primordial magnetic fields
我们提出的第一个研究的放大磁场的湍流发电机在高亚音速制度，与马赫数范围从$10^{-3}$到$0.4$。我们发现，对于较低的马赫数，发电机的饱和效率，$(E_{\mathrm{mag}}/E_{\mathrm{kin}})_{\mathrm{sat}}$，随着马赫数的减少而增加。即使在能量注入完全通过纵向强迫模态的情况下，在马赫数为$10^{-3}$时，也是$(E_{\mathrm{mag}}/E_{\mathrm{kin}})_{\mathrm{sat}}$ $\gtrsim 10^{-2}$。我们将我们的结果应用于早期宇宙的磁场放大，并预测湍流发电机可以将原始磁场放大到$\gtrsim$ $10^{-16}$高斯（规模高达0.1 pc）和$\gtrsim$ $10^{-13}$高斯（规模高达100 pc）。这产生的磁场与从耀变体$γ$射线观测中推断出的星系际磁场的下限相一致。
2021-01-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
On magnetic field amplification and particle acceleration near non-relativistic astrophysical shocks: Particles in MHD Cells simulations
我们提出了磁化天体物理冲击的模拟，考虑到热等离子体的冲击和超热粒子之间的相互作用。这种相互作用是通过结合基于网格的磁流体动力学描述的热流体与粒子在细胞技术致力于超热粒子的动态。这种方法，它结合了自适应网格细化功能的使用，是一个潜在的关键，模拟天体物理系统的空间尺度上，超出了纯粒子在细胞模拟。在这项研究中，我们考虑了非相对论冲击与各种Alfvenic马赫数和磁场的结晶度。当磁场平行于激波法线时，我们恢复了以前研究中磁场放大和粒子加速的所有特征。与以前的粒子在细胞混合模拟相比，我们发现，粒子加速和磁场放大也发生时，磁场是倾斜的冲击，但在更大的时间尺度比平行的情况下。我们表明，在我们的模拟中，超热粒子正在经历加速由于粒子的预热过程类似于冲击漂移加速导致的冲击波阵面。这种冲击波阵面和磁场的振荡局部地帮助粒子进入上游区域，并引发非共振流不稳定性，并最终诱导扩散粒子加速。
2017-09-29 astro-ph.HE
Nonrelativistic collisionless shocks in weakly magnetized electron--ion plasmas: two-dimensional particle-in-cell simulation of perpendicular shock
本文采用二维粒子模拟方法研究了磁化参数为6 x 10^-5的弱磁化垂直激波，该参数相当于约130的高Alfvén马赫数M_A。它表明，电流丝形成在脚区的冲击，由于离子束-韦伯不稳定性（或离子扩散不稳定性），并产生一个强大的磁场。在下游区域中，这些电流丝还产生通常比上游磁场强15倍的缠结磁场。下游区电子和离子的热能不均分，温度比T_e / T_i ~ 0.3 - 0.4。在我们的模拟中没有观察到有效的电子加速，尽管一小部分离子在冲击反射时略有加速。模拟结果与Rankine-Hugoniot关系吻合得很好。它还表明，电子和离子被加热的底部区域的布尼曼不稳定性（电子）和离子声不稳定性（电子和离子）。然而，由于反射离子的相对高的温度，布尼曼不稳定性的增长率显著降低。出于同样的原因，离子-离子流不稳定性不会在足部区域增长。
2010-08-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic simulations of nonrelativistic perpendicular shocks of young supernova remnants. II. Influence of shock-surfing acceleration on downstream electron spectra
我们探讨电子预加速在高马赫数非相对论性垂直冲击，例如，年轻的超新星遗迹，这是通过扩散激波加速进一步加速到非常高能量的先决条件。使用完全动力学的粒子在细胞中的冲击和电子动力学模拟，我们调查的冲击冲浪加速度在冲击脚的冲击下游的电子的非热人口的影响。激波冲浪加速之后是激波斜坡处的进一步加速，在那里韦伯不稳定性产生一种二阶费米加速。这两个过程的结合导致形成一个非热电子人口，但冲击冲浪加速的重要性变得较小的离子与电子的质量比在模拟中。我们讨论了由此产生的电子光谱和我们的结果与真实的离子-电子质量比和完全三维行为的系统的物理学的相关性。
2019-09-11 astro-ph.HE
Three-dimensional simulations of non-resonant streaming instability and particle acceleration near non-relativistic astrophysical shocks
本文利用磁流体动力学单元中的粒子模型模拟了高马赫数平行激波中粒子的加速和磁场放大，并与二维模型进行了比较。这使我们能够确定是否可以依靠2-D模拟来产生粒子加速、磁场放大和不稳定性增长率方面的准确结果。我们的模拟表明，气体的行为和不稳定性的演变是定性相似的2-D和3-D模型，只有轻微的定量差异，主要涉及的增长速度的不稳定性。二维和三维模型的主要区别在于非热粒子的谱能量分布。二维模拟被证明是更有效的，加速了更大比例的粒子，并实现了更高的速度。我们的结论是，虽然2-D模型是足够的气体中的不稳定性进行调查，他们的结果必须谨慎对待时，预测预期的SED一个给定的冲击。
2019-09-16 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.space-ph
Subgrid Modelling for Relativistic Magnetohydrodynamics with Machine Learning
Theoretisch-Physikalisches Institut, Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学理论物理研究所）
针对双中子星并合等天体物理过程中的磁流体湍流，提出首个基于机器学习的特殊相对论磁流体亚网格模型，通过神经网络训练，在低分辨率模拟中实现4倍分辨率下的磁场放大效果，加速44倍。
2026-06-23 astro-ph.HE gr-qc physics.flu-dyn
