Thermal-Inertial Effects on Relativistic Asymmetric Magnetic Reconnection
给出了相对论磁重联的一般描述，在不对称的流入等离子体条件下，如等离子体密度，速度磁场强度，以及它们各自的热惯性效应。在这项工作中，我们表明，热惯性效应增加重联率，推广以前的结果。此外，不同的重联率可以定义取决于初始的非对称条件的流入等离子体进入重联区。我们探讨两种可能性的重联率，这取决于不对称的磁化，显示不同的强度。在前人研究的基础上，我们讨论了在相应的非对称等离子体系统中定义合适的重联率的重要性。
2022-12-09 physics.plasm-ph
Fast magnetic reconnection in laser-produced plasma bubbles
最近的实验已经观察到高能量密度的激光产生的等离子体气泡中的磁重联，观察到的重联率比经典理论所能解释的要高得多。基于完全动力学粒子模拟，我们发现，在这些强驱动系统中的快速重联可以解释为磁通量堆积在肩膀上的电流片和随后的快速重联通过双流体，碰撞机制。在强驱动区，双流体效应，我们发现，最终的重联时间是不敏感的标称系统阿尔芬时间。
2011-04-04 physics.plasm-ph
Forced magnetic reconnection
这是一个教程式的选择性审查解释的基本概念强迫磁重联。它是基于J. B。Taylor.该过程的标准磁流体动力学（MHD）理论已经由Hahm和Kulsrud（Phys.Fluids 28，2412，1985）开创。在这里，我们还讨论了与这个问题有关的几个最近的发展。这些包括强制重联的能量，其霍尔介导的制度，以及与二次撕裂（等离子体）不稳定性的相关发病的非线性效应。
2017-06-06 physics.plasm-ph
Experimental mitigation of fast magnetic reconnection in multiple interacting laser-produced plasmas
本研究通过实验比较单点和多点激光驱动磁重联，发现多点邻近时重联率降低，混合PIC模拟表明霍尔场畸变和外流受阻是主要原因。
2023-05-09 physics.plasm-ph
Experimental Evidence of Plasmoids in High-$β$ Magnetic Reconnection
磁重联是等离子体中普遍存在的一个基本过程，通过它磁场改变其拓扑结构并释放磁能。尽管经过了几十年的研究，在许多参数范围内控制重联过程的物理学仍然存在争议。当代重联理论预测，狭长的电流片容易受到撕裂不稳定性的影响，并分裂成孤立的磁岛（或等离子体团），从而提高了重联率。虽然在低到中等- $β$（其中$β$是等离子体热压力与磁压力之比）的状态下对等离子体团进行了几次实验观测，但在许多空间和天体物理背景下典型的高- $β$重联环境中等离子体团的实验证据相对缺乏。在这里，我们报告的观察强有力的实验证据等离子体团的形成和动力学在激光驱动的高$β$重联实验。
2022-07-08 physics.plasm-ph
Problematic nature of plasmoid theory of magnetic reconnection
等离子体团理论使用双坐标模型来解释快速磁重联，它发生在阿尔夫温克，而不是电阻时间尺度上，在等离子体中，在接近理想的极限。主要应用是三维自然发生的等离子体。适用于所有磁场的磁场表示法允许比较环形和自然等离子体中的磁演化特征。这种比较说明了为什么磁场演化的等离子体模型不是麦克斯韦方程组的鲁棒解。尽管有500篇关于等离子体团模型的论文，但它们对快速磁重联的描述是有问题的。
2019-04-25 physics.plasm-ph
Energy of Alfven waves generated during magnetic reconnection
本文介绍了一种确定磁重联产生的阿尔芬波能量的新方法，并用该方法对二维磁流体力学模拟结果进行了分析。结果表明，阿尔芬波扰动较强的区域几乎与磁力线和流流线弯曲的区域重合，说明该方法识别阿尔芬波是可靠的。磁重联过程中的磁能主要转化为热能。从磁能到阿尔芬波能的转换率与磁重联率密切相关。对于血浆β = 0.01、0.1和1.0的情况，发现在具有峰值重连率的时间处的最大转化率仅为约4%。
2015-06-10 physics.plasm-ph
A catastrophe model for fast magnetic reconnection onset
提出了一个快速磁重联发生的突变模型，解释了为什么具有磁自由能的等离子体系统在长时间内保持稳定，然后突然释放能量。对于一组给定的等离子体参数，通常有两个稳定的重联解决方案：一个缓慢的（Sweet-Parker）解决方案和一个快速的（Alfvénic）霍尔重联解决方案。在临界电阻率以下，慢解消失，快重联占主导地位。预测两种解决方案和临界电阻率的标度参数确认与双流体模拟。
2005-06-09 physics.plasm-ph
Relativistic magnetic reconnection driven by a laser interacting with a micro-scale plasma slab
磁重联是一种基本的等离子体过程，通过体加速和欧姆耗散，将嵌入的磁场能量转换为等离子体动能和热能。在许多高能天体物理事件中，磁重联被用来解释非热特征。然而，场能量转移到等离子体中以驱动所观察到的发射的过程仍然没有得到正确的理解。在这里，通过三维粒子模拟的一个现成的（TW-毫焦耳级）激光与微尺度等离子体板相互作用，我们表明，当电子束激发的板的两侧接近等离子体结构的末端，超快相对论磁重联发生在一个磁为主的（低- $β$）等离子体。由此产生的有效的粒子加速导致相对论电子射流的发射与截止能量$\sim$ 12兆电子伏。提出的方案可以显着提高理解的基本问题，如相对论性磁重联的重联率，场耗散和粒子加速。
2017-08-25 physics.plasm-ph
Effects of electron inertia in collisionless magnetic reconnection
在完全电离的氢等离子体中，考虑霍尔电流、电子压力和电子惯性的影响，在完全双流体MHD框架下研究了无碰撞磁重联.我们进行了2.5D模拟，使用伪谱码没有耗散效应。我们检查，理想的不变量的问题是保守的舍入误差。我们的结果表明，磁场线的拓扑结构的变化是完全由于电子惯性的存在。计算出的重连率仍然是阿尔文速度的一个合理的分数，因此有资格作为快速重连。
2014-06-30 physics.plasm-ph
Mode Converting Alfvén Waves from Magnetic Reconnection Enhancing the Energy Source for the Aurora Borealis
以往的研究表明，在磁重联过程中产生的霍尔磁场结构被动力学阿尔文波（KAW）带走。在这里，我们应用一个动力学模拟与离子/电子质量比接近其自然值，并发现大大降低阻尼率允许KAW转换成剪切阿尔文波（SAW）。对于磁尾重联，这些SAW提供了波能的有效传输，增强了北极光的能量输入，其数量级高于先前的估计。
2020-04-24 physics.plasm-ph
Regulation of the Normalized Rate of Driven Magnetic Reconnection through Shocked Flux Pileup
磁重联的地球重联实验（TREX）的非对称流入条件下，并在配置中的绝对率的重联是由外部驱动器。磁堆积增强了高密度流入的上游磁场，导致上游阿尔芬速度增加，并有助于将归一化重连率降低到理论考虑的预期值。此外，观察到远上游超音速等离子体流入和磁通量堆积区域之间的激波界面，这对系统的整体力平衡很重要，从而证明了包括超音速驱动流入的配置的激波形成的作用。尽管专门的几何形状，其中一个强大的重连驱动器应用从重连层的一侧，以前的数值和理论结果仍然强大，并显示出准确预测的归一化率的重连的范围内考虑的系统尺寸。该实验的重连率取决于系统尺寸，在应用的最小归一化系统尺寸下达到高达0.8的值。
2021-04-23 physics.plasm-ph
Spreading of magnetic reconnection by electron scale dispersive waves
我们表明，在电子尺度上的补丁的局部磁重联传播双向的波浪状的时尚时，外部引导磁场的方向上的电子电流存在。扩散是由流致和哨声波模式远离局部斑块的传播引起的。对于小的引导场，扩展是不对称的，在电子流的方向上更快。在增加的引导字段，扩展变得越来越对称，由于在确定的扩展速度的哨声组速度的主导地位。重联的波状扩展导致重联平面中X点和O点的交替形成，所述重联平面被重联波的一半波长分开。
2016-12-29 physics.plasm-ph
Momentum transport and nonlocality in heat-flux-driven magnetic reconnection in high energy density plasmas
最近的理论已经证明了一个新的物理制度的磁重联在高能量密度等离子体中的磁场平流的热通量通过能斯特效应。在这里，我们阐明在这个制度的电子耗散层的物理。通过完全动力学模拟和广义欧姆定律来自第一性原理，我们表明，由于非局部效应，热通量粘度的动量输运，提供了磁重联的耗散机制。标度分析和模拟表明，重联过程由磁场压缩阶段和准稳态重联阶段组成，电流片的特征宽度为几个电子平均自由程.这些结果表明，重要的相互作用之间的非局部输运效应和各向异性组件的生成的分布函数。
2017-08-07 physics.plasm-ph
Ultrarelativistic outflows in asymmetric magnetic reconnection
本文提出包含热惯性效应的非对称相对论磁重联单流体模型，发现高度非对称条件下可产生超相对论外流，揭示了非对称性对粒子加速和能量释放的增强作用。
2025-03-11 physics.plasm-ph
Statistical Properties of Turbulent Fluctuations Associated with Electron-only Magnetic Reconnection
内容：最近的卫星测量地球湍流磁鞘的证据表明，一个不寻常的重联机制，完全由电子驱动。这个新观察到的过程被称为电子重联，它与等离子体湍流的相互作用是一个有很大争议的问题。目的：通过对自由衰减等离子体湍流的二维-三维混合Vlasov-Maxwell模拟，研究了电子重联在等离子体湍流发展中的作用。特别是，我们寻找可能的差异与标准离子耦合重联相关的湍流。研究方法：通过对湍流磁场和离子流体速度涨落的结构函数的分析，刻画了湍流能量级联的结构和不稳定性。结果如下：我们发现，与纯电子重联相关的湍流涨落的统计特性与标准离子耦合重联相关的湍流涨落的统计特性一致，并且在湍流统计中没有发现与纯电子重联相关的特殊特征.这一结果表明，在无碰撞磁化等离子体中的湍流能量级联不依赖于与磁重联相关的特定机制。讨论了耗散范围的性质，指出在亚离子尺度下只有电子对磁场能量的耗散有贡献。
2020-08-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Relativistic Magnetic Reconnection in the Laboratory
磁重联是一种基本的等离子体过程，涉及通过磁场拓扑结构的变化将磁能交换为等离子体动能。在许多天体物理等离子体中，磁重联在释放大量能量\cite{hoshino1}中起着关键作用，尽管在脉冲星风发射\cite{lyubarsky1}，伽马射线暴\cite{thompson1}和活动星系核喷流\cite{liu1}等高能天体物理系统中进行直接测量是具有挑战性的。因此，磁重联的实验室研究提供了一个重要的平台，测试理论和表征不同的制度。在这里，我们提出了实验测量以及数值模拟的相对论性磁重联驱动的短脉冲，高强度激光，产生相对论性等离子体以及极强的磁场。磁重联的证据是通过等离子体的X射线发射模式、电子能谱的变化以及测量重联发生的时间来确定的。实验室中的这些相对论条件允许进一步的研究，可能会提供对空间和天体物理学中未解决领域的洞察力。
2016-10-21 physics.plasm-ph
Biermann battery-mediated magnetic reconnection in 3-D colliding plasmas
最近的实验已经证明了碰撞等离子体羽流之间的磁重联，其中重联的磁场是通过比尔曼电池效应在等离子体中自产生的。使用完全动力学的3-D模拟，我们显示了在这些实验中的磁场和等离子体，包括自洽的磁场产生的膨胀羽流的全部演变。两个等离子体的碰撞驱动形成电流片，其中重联发生在强烈的时间和空间依赖的方式，展示了一个新的3-D重联机制。具体而言，我们观察到快速，垂直本地化的比尔曼介导的重连，一个固有的3-D过程中，在电流片的温度分布与平面外的烧蚀密度分布相结合，合谋打破流入的场线，重新连接的字段下游。快速重联是持续的比尔曼效应和无痕电子压力张量，其中等离子体团的发展似乎调制后者的贡献。我们提出了一个简单和一般的配方考虑比尔曼介导的重联在一般天体物理场景的相关性。
2018-07-02 physics.plasm-ph
Reconnection from a Turbulence Perspective
使用2.5D动力学粒子在细胞（PIC）模拟的光谱特性与层流，反平行重联检查。重连率和能谱都表现出三个不同的阶段：重连率增长的起始阶段，准稳定阶段和重连率和能谱都下降的下降阶段。在稳定阶段，能谱表现出近似的双幂律行为，在小于逆离子惯性长度的波数处具有接近-5/3的斜率，并且对于高达逆电子惯性长度的较大波数，斜率陡于-8/3。这种行为与柯尔莫哥洛夫能量级联一致，并意味着层流重联可能从根本上是一个能量级联过程。与这个想法一致的是，重联率表现出粗略的相关性与能谱的波数附近的离子惯性长度的倒数。2D频谱是强各向异性的，其中大部分能量与垂直于电流片的波矢量方向相关联。重连的作用是使能谱各向同性，在模拟结束时将谢巴林角从初始值70度减小到约48度（接近各向同性）。
2020-03-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
Effective Resistivity in Collisionless Magnetic Reconnection
非对角电子雷诺应力是无碰撞等离子体中产生磁重联（MR）的主要原因，它能在磁场重联区产生较大的感应电场。然而，在磁流体动力学（MHD）模拟MR，很难实现完整的雷诺应力，这是动力学的性质。本文从粒子动力学第一性原理出发，提出了有效电阻率的理论模型。推导出的有效电阻率的理论公式进行了验证，通过全粒子模拟（PIC），并讨论了相应的物理。
2017-11-23 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
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
Three-dimensional magnetic reconnection in particle-in-cell simulations of anisotropic plasma turbulence
我们使用3D完全动力学粒子模拟来研究磁重联的发生在各向异性反向传播的低频Alfvén波与临界平衡理论一致的衰减湍流的模拟。我们观察到的小规模的电流密度结构，如电流丝和电流片的形成，以及形成的磁通量绳的湍流级联的一部分。在模拟域中存在的大的磁结构保持初始各向异性，而湍流级联产生的小尺度结构的各向异性较小。为了量化我们的模拟域中重连的发生，我们开发了一套新的指标，基于强度阈值来识别重连事件，其中离子和电子都在3D粒子模拟中被加热和加速。根据这些指标的应用，我们确定了重联事件的发生在模拟域中，并详细分析了这些事件之一。这一事件与两条磁绳的重联有关，相关的离子和电子排气呈现出复杂的三维结构。我们研究了沿着经过重联区域附近和穿过重联区域的人造航天器轨迹记录的等离子体和磁场波动的分布。我们的研究结果表明，在太阳风的各向异性Alfvénic湍流级联产生的磁通量绳内的小尺度重联事件相关的粒子加热和加速的存在。这些事件与电流结构有关，电流结构的大小为几个离子惯性长度。
2021-03-24 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic Field Structure and Stochastic Reconnection in a Partially Ionized Gas
我们考虑在磁化，部分电离介质中的随机重联。随机重联是一种普遍的效应，由于场线漂移，其中重联的速度由喷射的等离子体沿着磁场线扩散离开电流片的能力决定，而不是由电流片结构的细节决定。我们考虑弱随机性的极限，使得平均磁场能量密度大于湍流动能能量密度或与场的波动分量相关的能量密度。我们考虑通过湍流级联产生的场线随机性，这导致我们考虑中性阻力对湍流能量级联的影响。在无碰撞等离子体中，中性粒子粘性和离子-中性拖曳将阻尼中等尺度的湍流运动，但磁扰动的功率谱延伸到粘性截止尺度以下。我们给出了一个简单的物理图片的磁场结构低于此截止，与数值实验相一致。我们提供的参数的湍流级联远低于粘性截止尺度的重新出现，并得出所有尺度上的场线扩散的估计。我们注意到，这解释了星际介质湍流功率谱的单一幂律形式的持久性，从几十秒差距到几千公里的尺度。我们发现，在典型的条件下，在ISM的随机重联速度减少的中性粒子的存在下，但不超过一个数量级。
2003-11-11 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonlinear Reconnection in Magnetized Turbulence
最近对强磁化等离子体湍流的分析工作假设存在一系列尺度，其中撕裂不稳定性可能支配能量级联。在本文中，我们估计的条件下，这种撕裂可能会引起充分的非线性磁重联的湍流涡旋，从而使显着的能量转换和耗散。当这些条件得到满足时，一个新的湍流区域就会出现，其中重连驱动的能量耗散变得很常见，而不是当它们不满足时必然出现的罕见特征。
2019-07-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Explosive Turbulent Magnetic Reconnection
我们报告的湍流磁重联的模拟结果获得使用一个新开发的哈罗德平均磁流体力学模型。我们发现，最初的哈里斯电流片发展在三个方面，这取决于湍流的强度：层流重联，湍流重联，和湍流扩散。湍流重联将磁场能量爆炸性地转化为等离子体的动能和热能，并产生开放的快速重联喷流。这种快速的湍流重联是通过湍流扩散的局部化实现的。此外，通过平均场和湍流的相互作用，局域结构形成。
2013-05-29 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Unstable magnetic reconnection self-generates turbulence
The University of Manchester（曼彻斯特大学）
本研究通过高分辨率模拟揭示了不稳定的磁重联如何自动生成湍流，并展示了湍流能量注入与非线性能量 cascade 的机制。
2026-02-24 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Stabilization of Magnetic Reconnection in Relativistic Current Sheet
最近，相对论热等离子体被强磁场限制的磁重联在与天体物理对象（例如，脉冲星磁层和磁星）。然而，在等离子体片与相对论性高速漂移电流重联尚未调查。因此，我们从理论和计算的角度研究了相对论热等离子体片中高速漂移流的相对论重联增长率。因此，我们认为，相反的相对论重联的快速能量耗散的传统理解，磁重联的增长被抑制。
2020-06-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Recent Progress on Particle Acceleration and Reconnection Physics during Magnetic Reconnectionin the Magnetically-dominated Relativistic Regime
强磁化等离子体环境中的磁重联被认为是能量快速释放和粒子碰撞的主要过程。目前，人们对相对论性磁重联有着浓厚的兴趣，因为它可能为强磁化天体物理系统中的高能粒子加速和辐射提供新的解释。本文综述了磁主导区中粒子加速和重联物理的最新进展。更多的讨论集中在粒子加速，幂律形成以及重联率问题的物理。最后，对重联加速机制和动力学物理的下一步研究进行了展望。
2020-06-27 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Introduction to Magnetic Reconnection
本文回顾了磁重联的基本概念，提出了大尺度下天体物理重联的一般框架。磁重联是磁场拓扑的重新排列。传统的Sweet-Parker格式和它的一些扩展假设一个非湍流介质，通常产生非常缓慢的重联或不稳定的配置。然而，层流的假设在天体物理学中是不现实的，因为即使在最初安静的环境中，磁重联本身也会驱动湍流。由此产生的湍流有可能提高重连率。这可能导致不稳定的反馈回路，因为重连驱动湍流，而湍流驱动重连。随机重联提出，并随后通过数值模拟进行了测试，高$β$等离子体与磁普朗特数的顺序单位，$Pr_m\sim 1$。该模型预测的重联速度相当于大尺度湍流涡流速度。最近对$Pr_m>1$随机重联的研究表明，在典型的天体物理系统中，流出层的宽度和物质从重联区的喷射速度似乎不受粘性的影响。然而，如果$Pr_m>1$粘度可以抑制小规模的重联事件附近和以下的柯尔莫哥洛夫或粘性阻尼尺度。当$Pr_m$大于雷诺数的根$Pr_m>\sqrt{Re}$时，这将产生粘性抑制大尺度重联的阈值。对于$Pr_m>1$，这导致在粘性耗散尺度和涡旋之间的长度尺度的谱指数$\sim-4/3$大约大$Pr_m^{3/2}$。
2018-06-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Changed paradigm of fast magnetic reconnection
虽然磁重联发生在三维空间中，但重联理论六十多年来一直专注于二维模型。与流体混合理论相关的适定三维数学为快速磁重联的普遍存在-磁场线之间的间隔呈指数变化提供了一个预测性的和令人信服的解释。证明已经被简化，以消除任何合理的理由，以保持对二维模型的关注，这不能代表三维空间的数学属性。
2020-02-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Multi-fluid simulations of chromospheric magnetic reconnection in a weakly ionized reacting plasma
本文首次对弱电离反应等离子体中色球磁重联进行了自洽多流体模拟。我们模拟了Harris电流片中的二维磁重联，数值模型包括离子-中性散射碰撞、电离、复合、光学薄辐射损耗、碰撞加热和热传导。在由此产生的撕裂模式重联中，中性流体和离子流体从重联位点的上游解耦，在重联区域中产生过量的离子，因此产生电离不平衡。在重联区的离子复合，结合Alfvénic流出，快速地从重联位点移除离子，导致快速重联速率独立于Lundquist数。除了允许快速重联，我们发现，这些非平衡的部分电离效应导致的非线性二次撕裂不稳定性的发病在较低的Lundquist数的值比已经发现在完全电离plasma.These模拟提供的证据表明，磁重联在色球可能是负责喷射状的瞬态现象，如针状和色球射流。
2012-10-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Fast and slow two-fluid magnetic reconnection
提出了一个描述由电子和离子组成的不可压缩等离子体中准稳态二维磁重联的双流体磁流体力学（MHD）模型。我们发现两个不同的制度缓慢和快速重联。这两种机制的存在可以为宇宙和实验室等离子体中经常观察到的磁能的初始缓慢积累和随后的快速释放提供一种可能的解释。
2010-05-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Self-Feeding Turbulent Magnetic Reconnection on Macroscopic Scales
在MHD方法中，我们发现磁重联以两种完全不同的方式进行。第一个是众所周知的：层流斯威特-帕克过程。但是第二个完全不同的混乱的重连过程是可能的。这种状态具有直接的实际相关性：i）它的速度要快得多，在阿尔文时间的尺度上发展，ii）重联区域在宏观区域上变得混乱。快速过程的开始是形成封闭的环流模式，在这种模式下，从重联区域出来的喷流转过身来，强行返回，携带着大量的磁通量。
2008-05-04 physics.plasm-ph physics.space-ph
Competition of magnetic reconnections in self-generated and external magnetic fields
本文通过激光等离子体实验研究自生磁场与外加磁场中磁重联的竞争，发现外加磁场可抑制自生磁场中的磁重联。
2024-07-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Three-Dimensional Geometry of Magnetic Reconnection Induced by Ballooning Instability in a Generalized Harris Sheet
本文首次报道了广义Harris单中由气球不稳定性引起的磁重联过程的三维几何结构。准分界线层的空间分布和结构，以及它们的时间出现和演变，表明相关的磁重联只能发生在一个三维的几何形状，这是不可约的任何二维重联过程。这一发现为亚暴爆发问题的长期争论提供了一个新的视角，并阐明了重联和气球不稳定性的综合作用。它还与先前在各种自然和实验室等离子体中发现的3D重连过程的普遍存在有关。
2017-02-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
A transport-like approach to turbulence-mediated magnetic reconnection
针对自驱动湍流介导的磁重联，论文利用重联与湍流涨落的时间尺度分离及平均场的MHD尺度特性，提出类输运框架，为高效数值计算提供理论支撑。
2023-12-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Collisionless Magnetic Reconnection via Alfven Eigenmodes
我们提出了一种分析方法，将无碰撞磁重联问题表述为Alfven本征模的产生和耗散过程。阿尔芬本征模受到电流片的限制，就像量子机械波受到双曲正切势的限制一样。重联的动力学时间尺度是系统尺度除以n=1模式的本征值传播速度。的n=1模式的预测显示出良好的协议与现场测量的重连接相关的霍尔领域。
2009-07-04 physics.plasm-ph physics.space-ph
Topological Analysis of Magnetic Reconnection in Kinetic Plasma Simulations
磁重联是一种普遍存在的等离子体过程，其中相反方向的磁场线断裂和重新结合，导致磁场拓扑结构的改变。重联产生磁岛：由磁场线包围并由重联点分隔的区域。正确识别这些特征对于理解粒子加速和等离子体的整体行为非常重要。我们提出了一个基于轮廓树的可视化的鲁棒性和客观的识别岛屿和重联点的二维（2D）磁重联模拟。这种可视化的应用程序，一个简单的模拟揭示了以前没有报道的物理现象，导致更全面的理解磁重联。
2020-09-01 cs.GR physics.comp-ph physics.plasm-ph
Basic Pattern of Three-dimensional Magnetic Reconnection within Strongly Turbulent Current Sheets
本研究开发了一种新方法来识别和分析强湍流电流片中的多尺度重联碎片，揭示了其准二维片状结构特征及重联率分布规律，首次为太阳耀斑中三维湍流磁重联提供了定量测量。
2025-04-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Energy Partition of Thermal and Nonthermal Particles in Magnetic Reconnection
本文研究磁重联中热与非热粒子的能量分配，发现相对论性重联中非热能占比可超90%，引导磁场增强会抑制非热加速；非相对论性重联中中等弱引导场可提升非热加速效率。
2023-02-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetic reconnection with a 0.1 rate: Effective resistivity in general relativistic magnetohydrodynamics
Canadian Institute for Theoretical Astrophysics（加拿大理论天体物理研究所）；Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）；David A. Dunlap Department of Astronomy & Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学大卫·邓拉普天文与天体物理系）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Department of Astronomy, Columbia University（哥伦比亚大学天文学系）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理学中心）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；Princeton Center for Theoretical Science and Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学理论科学中心和天体物理科学系）；Anton Pannekoek Institute（安东·潘内克研究所）
该研究通过引入有效电阻率模型，展示了相对论磁流体动力学在模拟磁重联速率方面的能力，特别是在中子星和黑洞磁osphere中的应用。
2026-01-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Collisionless magnetic field reconnection from first principles: What it can and cannot do
从第一性原理出发，定性地推导了扩散区附近无碰撞磁场重联的基本概念。这种分析的一个结论是，在地球磁层或从太阳观测到的高能离子和电子在扩散区没有加速到观测到的能量。
2006-06-06 physics.plasm-ph physics.space-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
A Model for Spontaneous Onset of Fast Magnetic Reconnection
我们提出了一个弱碰撞等离子体（如日冕）中快速磁重联自发发生的模型。当一个宏观宽度的电流层发生碰撞（Sweet-Parker）重联时，在X线周围会形成一个狭窄的耗散区。在重联过程中，随着更强的磁场朝向X线对流，该耗散区域自然变得更窄。当耗散区变得比离子趋肤深度更薄时，电阻性磁流体动力学由于霍尔效应变得重要而失效，并且Sweet-Parker解不再存在。向无碰撞（霍尔）重联的过渡使重联率在很短的时间内增加了许多数量级。该模型的预测结果与太阳耀斑观测的约束条件相一致。
2006-03-31 physics.plasm-ph physics.space-ph
On the role of system size in Hall MHD magnetic reconnection
我们研究了霍尔电场对磁岛聚结的影响，在大岛的限制，并找到证据的一个细长的电子电流片层与Sweet-Parker样的重联率和崩溃，Petschek样的电子片的峰值重联率接近0.1 vA B 0霍尔MHD率。在我们的模拟中观察到的状态似乎取决于网格规模。此外，即使在最大的系统尺寸下，我们也发现通量堆积效应会导致岛屿“反弹”，尽管存在允许快速瞬时重新连接的塌陷电流片。在大岛极限的平均重连率是缓慢的，但峰值重连率是快的。
2017-10-10 physics.geo-ph physics.plasm-ph
Fast Shocks From Magnetic Reconnection Outflows
磁重联通常被认为在太阳、恒星和天体物理盘日冕的耀斑中驱动流和粒子加速，但在给定的重联环境中不同加速机制的相对作用还没有很好地理解。我们通过直接数值模拟表明，当满足快速重连的条件且流出流遇到障碍物时，重连流出流产生弱的快速激波。相关的压缩比导致费米加速粒子谱比通常研究的强快速冲击明显陡峭，但符合太阳耀斑的要求。虽然这不是重连环境中唯一的加速机制，但它可能是一种普遍存在的机制。
2011-09-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Factors Controlling the Statistics of Magnetic Reconnection in MHD Turbulence
University of Delaware（特拉华大学）；University of Waikato（怀卡托大学）；University of Hawaii at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Princeton University（普林斯顿大学）
研究揭示了磁流体动力学湍流中磁重联统计特性与全球湍流磁场的关系，发现重联率分布与湍流磁场幅度存在强相关性，表明磁重联在能量耗散中起重要作用。
2025-12-31 physics.plasm-ph physics.space-ph
Conditions for Relativistic Magnetic Reconnection under the Presence of Shear Flow and Guide Field
研究扩展了剪切流抑制磁重联的解析模型至相对论区域，发现导向场会降低面内阿尔芬速度，从而在强磁化等离子体中更有效地抑制重联。
2024-03-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle-in-Cell Simulations of Collisionless Magnetic Reconnection with a Non-Uniform Guide Field
结果提出的碰撞磁重联从最近发现的精确的非线性无力Vlasov-Maxwell平衡的第一次研究。初始状态在一个方向上具有哈里斯片磁场分布，在第二方向上具有非均匀引导场，导致空间恒定的磁场强度以及恒定的初始等离子体密度和等离子体压力。研究发现，重联过程最初类似于引导场重联，但随着系统的发展，会逐渐过渡到反平行重联。一些等离子体参数的时间演化进行了研究，并与模拟结果进行了比较，从哈里斯片平衡和哈里斯片加上恒定的引导场平衡。
2015-12-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Development of a Turbulent Outflow During Electron-Positron Magnetic Reconnection
电子-正电子（对）等离子体中两种物质之间的质量对称性对于无碰撞的磁重联具有有趣的后果，因为在支持电子-质子等离子体中快速重联中起关键作用的霍尔项消失了。我们进行动力学模拟的对重联在不同大小的系统，表明它仍然是快速的，并确定为什么会发生这种情况。对于足够大的系统，一个韦伯式的温度各向异性的不稳定性发展的流出从X点，导致当前层扩大，并形成一个Petschek式的开放流出。我们讨论的参数制度，对重联应该是快速的天体物理对等离子体的影响。
2008-03-24 astro-ph physics.plasm-ph
Discussion on the vanishment of solar atmospheric structures during magnetic reconnection
School of Physics, Anhui University（安徽大学物理学院）；School of Materials Science and Engineering, Anhui University（安徽大学材料科学与工程学院）；School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory for Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education（教育部现代天文学与天体物理学重点实验室（南京大学））
研究发现磁重联过程中部分太阳大气结构消失，通过分析三个事件的拓扑结构变化，探讨了磁张力、第三维度变化和磁场湮灭等可能原因。
2025-12-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic reconnection-driven turbulence and turbulent reconnection acceleration
该研究采用MHD-PIC方法数值模拟磁重联驱动湍流与粒子加速，揭示了自驱动湍流稳态的能量分配、重联驱动湍流的复杂性及强磁场对加速效率的提升作用，为相关天体物理研究提供新视角。
2023-06-06 astro-ph.HE hep-th physics.plasm-ph
Magnetic reconnections in the presence of three-dimensional magnetic nulls and quasi-separatrix layers
利用三维磁流体动力学模拟方法研究了存在三维磁零点和准分界线层时的磁重联。初始磁场是通过在线性无力场上叠加两个不同幅度的均匀垂直磁场而产生的。数值盒的内部包含两个3D零值，其分界线圆顶由具有QSL的准分离器（或双曲通量管）分开。在第一次模拟中，均匀垂直场是如此之大，以至于零值位于低高度处，并且圆顶是分开的。最初不平衡的洛伦兹力驱动旋转流，形成强电流和强扭扇重联在三维零和弱QSL重联在双曲线通量管。在这两种情况下都观察到磁力线的翻转或滑动。在第二次模拟中，较弱的垂直场和较大的圆顶，分界线表面满足中央准分离器和他们的旋转驱动更强的QSL重联比以前。
2020-12-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph
