同步辐射冷却不稳定相对论等离子体的两相结构
Two-Phase Structure of Synchrotron-Cooling-Unstable Relativistic Plasma
浏览论文内容
中文总结 AI 辅助
通过解析理论、PIC模拟和流体模拟，揭示相对论同步辐射冷却无碰撞高β对等离子体因SCI与SFHI相互作用而丝化为两相介质，并提出流体模型预测其演化与出现时间。
中文摘要 AI 辅助
利用解析理论、辐射粒子云（PIC）模拟和流体模拟，我们证明相对论性的、同步辐射冷却的、无碰撞的高β对等离子体会丝化为两相介质。这一过程通过同步辐射冷却不稳定性（SCI）与同步辐射消防软管不稳定性（SFHI）的相互作用而发生。其中一相具有高等离子体β，并充满小尺度消防软管涨落，这些涨落散射粒子并将压力各向异性钉扎在消防软管边缘水平。另一相具有低得多的β，导致消防软管模式被抑制，从而允许大的压力各向异性。我们提出了这种两相等离子体的流体模型，并用它来研究SCI和SFHI的线性和非线性演化，以及预测两相结构的出现时间。
英文摘要
Using analytic theory, radiative particle-in-cell (PIC) simulations, and fluid simulations, we show that relativistic, synchrotron-cooling, collisionless, high-$β$ pair plasmas filament into a two-phase medium. This process occurs through the interplay of the synchrotron cooling instability (SCI) with the synchrotron firehose instability (SFHI). One phase has high plasma~$β$ and is infested with small-scale firehose fluctuations, which scatter particles and pin the pressure anisotropy to the firehose-marginal level. The other phase has much lower~$β$, causing the suppression of firehose modes and thus allowing large pressure anisotropies. We propose a fluid model for this two-phase plasma, which we use to study the linear and nonlinear evolution of the SCI and SFHI, and to predict the emergence time of the two-phase structure.
发表机构
- University of Oxford（牛津大学）
- Merton College, Oxford（默顿学院）
- Lady Margaret Hall, Oxford（圣玛格丽特厅）
- Stanford University（斯坦福大学）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
