Numerical comparison between a Gyrofluid and Gyrokinetic model investigating collisionless magnetic reconnection
第一次详细比较了无碰撞磁重联的回旋动力学和回旋流体模拟。分析了无碰撞撕裂模的线性和非线性演化。在线性政权，我们已经发现了一个很好的协议，在整个频谱的线性不稳定波数，无论是在漂移动力学限制和有限的离子温度之间的两种方法。非线性地，以小$Δ'$区为研究对象，以$Δ'$为标准撕裂稳定性参数，比较了相关的观测量，如岛宽的演化和饱和，以及饱和相的岛振荡频率，结果基本一致，只是在中等高的$Δ'$值下，饱和岛宽的值有很小的差异.因此，在这里研究的制度，陀螺流体的方法可以描述碰撞重联过程以及更完整的陀螺动力学模型。
2014-06-05 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.plasm-ph
Vlasov modelling of laser-driven collisionless shock acceleration of protons
采用欧拉-伏拉索夫-麦克斯韦方法研究了高强度短脉冲激光与中等过密等离子体靶相互作用的离子加速问题。研究了等离子体密度分布和激光脉冲参数变化的影响，分析了无碰撞激波和靶鞘层法向加速度的相互作用。结果表明，使用的分层目标与轻和重离子的组合，分别在前面和后面，产生强的准静态鞘场的背面的重离子部分的目标。这种鞘场增加了冲击加速离子的能量，同时保持了它们的单能性。
2016-04-16 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
Observation of explosive collisionless reconnection in 3D nonlinear gyrofluid simulations
在三维回旋流体模型的框架下，研究了无碰撞重联模的非线性动力学。这是高温等离子体的相关制度，其中重连是可能的电子惯性，并具有更高的增长率比电阻重连。在背景平板模型中，假设存在强引导场，在非均匀方向上具有Dirichlet边界条件。考虑了远小于电流层宽度的离子声回旋半径和电子无碰撞趋肤深度。强加速增长被发现在发病的非线性，而在任何时候的能量泛函是很好地保存。当进入小- $Δ'$状态时，观察到比线性增长率高一个数量级以上的非线性增长率。
2011-11-25 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
Reconnection in Marginally Collisionless Accretion Disk Coronae
我们指出，一个传统的建设放在观测吸积黑洞，其中它们的非热X射线光谱产生的逆康普顿在日冕等离子体，表明等离子体是轻微碰撞。等离子体物理的最新发展表明，快速重联只发生在无碰撞等离子体中。正如最近对太阳日冕的研究所提出的，这种边缘状态可能是能量平衡和快速磁重联的要求相结合的结果。
2008-09-25 astro-ph physics.plasm-ph
Characterizing Velocity-Space Signatures of Electron Energization in Large-Guide-Field Collisionless Magnetic Reconnection
磁重联对无碰撞等离子体中磁能的释放和粒子的碰撞起着重要的作用。无碰撞磁重联中的能量转移本质上是一个两步过程：电场对粒子的可逆、无碰撞，随后是该能量的碰撞热化，导致不可逆的等离子体加热。利用回旋动力学数值模拟方法研究了二维强引导场无碰撞磁重联中电子自旋的第一步，并首次给出了场-粒子关联（FPC）特征的例子.我们确定这些速度空间签名在x点和排气中，重联几何的区域中，电子的碰撞主要发生。对这些速度空间特征的建模表明，在强引导场限制下，电子的重连通过平行电场对平面外电子流的体加速而发生，平行电场驱动重连，这是重连的非共振机制。我们探讨这些速度空间签名的变化在等离子体β范围$0.01 \le β_i \le 1$。我们的分析超越了等离子体动力学的流体图像，并利用排气区的电子束的动力学特征，提出了一个单点诊断，它可以潜在地识别使用航天器观测的重连排气区。
2021-12-13 physics.plasm-ph
Three species collisionless reconnection: Effect of O+ on magnetotail reconnection
研究了由重粒子、质子和电子组成的三种等离子体中无碰撞重联的性质。除了通常的两个长度尺度存在于两个物种的重联，有两个额外的更大的长度尺度的系统：一个与“重哨声”，产生一个大规模的四极面外磁场，和一个与“重阿尔芬”波，可以减缓流出速度，从而重联率。重联的磁尾与O+人口存在的后果进行了讨论。
2004-09-13 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-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
Influence of the dissipation mechanism on collisionless magnetic reconnection in symmetric and asymmetric current layers
实施不同版本的无碰撞欧姆定律的数值研究表明，只要霍尔效应起作用，重连率对X线处发生的非理想机制的性质不敏感。因此，耗散机制发生在附近的重联网站在无碰撞系统通常被认为没有动力学的作用超出违反冻结条件。然而，最近的研究的解释导致了相反的结论，电子尺度耗散过程中发挥了重要的动力学作用，防止电子层的伸长节流重联率。这部作品以新的方式重新审视了这一主题。而不是集中在广泛研究的对称配置，我们的目标是调查的宏观性质的无碰撞重联的耗散物理在非对称配置，霍尔物理的效果是大大修改的影响。因为它包括所有的物理尺度的先验重要的碰撞重联（霍尔和离子动力学物理），也因为它允许一个改变的性质的非理想电子尺度的物理，我们使用一个2D混合模型。数值，电阻和超阻耗散的影响进行了研究。在第一部分中，我们进行模拟的对称重联与不同的非理想电子物理。我们表明，该模型捕捉到了已知的无碰撞重联的属性。在第二部分中，我们专注于一个不对称的配置，其中的磁场强度和密度都是不对称的。我们的结果表明，与对称重联相反，非对称模型的演化强烈依赖于破坏场线连通性的机制的性质
2013-03-03 physics.plasm-ph
Collisionless Magnetic Reconnection in Curved Spacetime and the Effect of Black Hole Rotation
采用保留了电子-离子和对等离子体无碰撞效应的广义相对论磁流体力学模型，研究了弯曲时空中的磁重联。通过对标准Sweet-Parker模型的简单推广，我们可以得到旋转黑洞引力场的一阶效应。结果表明，黑洞的旋转增加了方位角重联层的长度，导致重联率的降低。然而，当耦合到无碰撞的热惯性效应时，由于重连层的加宽，相对于在纯碰撞等离子体中会发生的情况，净重连率得到增强。这些发现确定了致密天体附近重力和无碰撞磁重联之间的潜在相互作用。
2018-01-18 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
New Measure of the Dissipation Region in Collisionless Magnetic Reconnection
提出了一种新的识别无碰撞磁重联中小尺度耗散区的方法。在电子静止坐标系中，从电磁场到等离子体的能量转移被表述为洛伦兹不变标量。在典型的配置：对称和不对称的重联，有和没有引导字段的二维粒子在细胞中的模拟测试的措施。在所有情况下，重连位点周围的最内部区域都被精确定位。我们进一步讨论了非理想MHD耗散的影响。
2011-05-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonlinear Acceleration Mechanism of Collisionless Magnetic Reconnection
为了理解托卡马克放电中的磁重联坍缩，研究了无碰撞等离子体中快速磁重联的机制。利用能量原理首次对电子惯性驱动下撕裂模的非线性增长进行了解析估计。在非线性制度（其中岛的宽度超过电子趋肤深度）的势能的减少被发现是陡峭的比在线性制度，导致加速的重联。这种理想流体运动释放的自由能导致不稳定的强对流，这在理论上证实了惯性驱动的碰撞坍塌模型[D. Biskamp和J.F. Drake，Phys. Rev. Lett. 73，971（1994）]。
2012-10-02 physics.plasm-ph
Temperature gradient driven heat flux closure in fluid simulations of collisionless reconnection
最近的努力，包括动力学效应的流体模拟等离子体已经非常有前途。关于无碰撞的磁重联，以前已经发现，在某些情况下，将压力张量阻尼到各向同性会导致与动力学运行的良好一致性。在Wang等人的一项研究（Phys. Plasmas，第22卷，2015年，012108）中，通过Hammett和Perkins的早期工作（PRL，第64卷，1990年，3019年）获得了重连中动力学效应的准确表示。在这里，他们的方法进行了分析的基础上的热通量数据从弗拉索夫模拟。因此，我们提出了一个新的局部封闭，其中热通量是由温度梯度驱动的。这样，实现了在无碰撞状态下的朗道阻尼的更现实的近似。以前的问题得到解决，并在不同的重连设置与动力学模拟的协议显着改善。据作者所知，新的流体模型是第一个在模拟大型磁岛合并方面表现良好的模型。
2018-01-23 physics.plasm-ph
Nonlinear variational method for predicting fast collisionless magnetic reconnection
为了理解托卡马克放电中的磁塌缩，利用冷离子和电子的双流体模型研究了无碰撞等离子体中快速磁重联的机制。利用能量原理和非线性位移映射，对电子惯性引起的撕裂模的爆炸性增长进行了解析估计。在非线性制度（其中岛的宽度超过电子趋肤深度）的势能的减少被发现是陡峭的比在线性制度，导致加速重联。这种流体位移释放的势能导致不稳定的强对流，这是不阻尼的高温托卡马克等离子体中的小耗散效应。平板几何的直接数值模拟证实了非线性增长的理论预测。
2013-04-30 physics.plasm-ph
Electron acceleration and heating in collisionless magnetic reconnection
利用Harris电流片的隐式动力学模拟结果讨论了无碰撞磁重联过程中电子的加速和加热。我们考虑和比较了不同β值的等离子体中的电子动力学，并进行了模拟的物理质量比。我们分析了电子通过重联区的典型轨迹，研究了电子的速度，重点研究了离面速度，并讨论了电子沿面内和离面方向的加热。
2003-05-06 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Multiphysics simulations of collisionless plasmas
本研究针对无碰撞等离子体模拟中六维Vlasov方程求解空间受限的问题，提出分层多物理场方法，结合不同精度的动理学与流体模型，并通过GEM磁重联挑战验证了方法的有效性。
2018-05-15 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Marginally Stable Current Sheets in Collisionless Magnetic Reconnection
在磁重联的非线性发展过程中形成的非碰撞电流片的特征在于具有小的厚度，其数量级为电子趋肤深度。它们可以变得不稳定，形成等离子体团，这使得磁重联过程达到高重联率。在这项工作中，我们调查的等离子体团的发展时，形成的电流片是纯粹的无碰撞，并在一个强大的引导场的存在下的边缘稳定性条件。我们分析的几何特征的重连电流片，是什么促使其伸长。一旦重连电流片形成，我们确定的制度，它是等离子体团不稳定。我们的研究表明，等离子体团可以得到，在这种情况下，从电流片的纵横比远小于在碰撞制度，和边缘稳定的电流层的等离子体流动通道保持$0.1$的逆纵横比。
2022-10-08 physics.plasm-ph
Simulation of Fast Magnetic Reconnection using a Two-Fluid Model of Collisionless Pair Plasma without Anomalous Resistivity
UW-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本文首次在无异常电阻的无碰撞对等离子体流体模型中，通过各向异性绝热双流体模型和各向同性松弛机制，证明了磁零点附近的快速磁重联。
2010-10-01 cs.NA math.NA physics.plasm-ph
A novel kinetic mechanism for the onset of fast magnetic reconnection and plasmoid instabilities in collisionless plasmas
当相反的磁场通过电流片合并和湮灭时，磁重联可以爆炸性地释放磁能，驱动等离子体射流并将非热粒子群加速到高能量，在从空间和天体物理到实验室尺度的等离子体中。通过实验室实验和航天器观测，在证明在狭窄的动力学尺度电流片中如何快速耗散和重联方面取得了重大的实验进展。然而，一个挑战是要证明是什么触发了重新连接，以及它如何作为一个比这些动力学尺度大得多的全球系统的一部分快速有效地进行。在这里，我们显示实验的全面发展的过程中，电流片的形式，然后在离子动力学尺度分解成多个载流结构。结果是一致的撕裂的电流片，但修改碰撞动力学离子效应，这导致更大的增长率和数量的等离子体团比以前的实验中观察到的或相比，从标准的撕裂不稳定性理论和以前的非线性动力学重联模拟的预测。这一效应将增加等离子体团不稳定性在许多自然重联系统中的作用，在触发大范围自然等离子体的快速重联时应加以考虑，这些自然等离子体具有无碰撞、可压缩的流动，包括在地球磁鞘和磁尾以及在日球顶、在吸积盘以及在湍流高马赫数无碰撞激波中。
2021-12-06 physics.plasm-ph
Flow Crossover and Parallel Outflow during Collisionless Magnetic Reconnection
该研究借助标记粒子来源的PIC模拟，揭示无碰撞磁重联中两侧入流交叉越过中平面并形成平行出流的普遍机制。
2025-09-29 physics.plasm-ph
Numerical study of non-gyrotropic electron pressure effects in collisionless magnetic reconnection
我们调查的时间演化的六分量电子压力张量的混合代码研究的后果，在一个初始扰动哈里斯片的二维重联过程。我们提出，两个张量分量（对角和非对角）的增长是不稳定的方式，除非各向同性算子被认为是。该各向同性项在物理上与电子热通量相关联。因此，我们提出，在亚离子尺度下，在场反转的正中间观察到对角分量的增强值。由于动压的增加，该电子层中的磁场减小，因此增加了其边缘处的相关面外电流并导致其分叉。分叉机制是基于电子压力各向异性的存在，有关的流入电子体速度的梯度。增强的对角电子压力张量分量的流入方向上的梯度导致进入X点区域的离子的减速。我们认为，分叉电流片产生的各向异性/agyrotropies的六分量电子压力张量对应于较小的重联率相比，非分叉的。
2021-07-22 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Two-scale structure of the electron dissipation region during collisionless magnetic reconnection
用PIC方法模拟了无碰撞磁重联，结果表明，电子耗散区沿流出方向呈现明显的双尺度结构.发现电子电流层的长度随着电子质量的减小而减小，接近质子-电子等离子体的离子惯性长度。然而，令人惊讶的是，电子形成了一个高速流出射流，该射流与磁场保持解耦，并从x线向下游延伸了很大的距离。在非常大的系统中，重联的速率仍然很快，与边界条件和电子质量无关。
2007-04-06 physics.plasm-ph physics.space-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
A model of global magnetic reconnection rate in relativistic collisionless plasmas
建立了一个相对论无碰撞等离子体中整体磁重联率的模型，并通过全动力学模拟进行了验证。通过考虑扩散区上游和下游的力平衡，我们证明了在强磁化等离子体中，即使当局部速率达到$\sim O(1)$且局部流入速度接近光速时，全局速率仍受一个值$\sim 0.3$的约束.所导出的模型是通用的，可应用于各种情况下的磁重联。
2016-05-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Detecting Reconnection Events in Kinetic Vlasov Hybrid Simulations Using Clustering Techniques
磁化空间等离子体中的动力学湍流已经通过现场观测、数值模拟和理论模型得到了广泛的研究。在这方面，一个关键点涉及相干电流结构的形成和它们通过磁重联的破坏。我们提出了自动技术，旨在检测重联事件在大数据集的数值模拟。我们使用称为K-means和DBscan的聚类技术（在文献中通常称为无监督机器学习方法），以及其他基于标准重连接代理阈值的方法。我们所有的技术还对所选区域的纵横比使用阈值。我们测试我们的算法的性能。我们提出了一个用于自动机器学习算法的最佳长宽比：AR=18。无监督的方法的结果的性能是具有很强的竞争力，相对于其他方法的基础上的阈值的标准重连接代理。
2020-12-17 physics.plasm-ph
Hamiltonian formulation and analysis of a collisionless fluid reconnection model
给出了描述无碰撞重联的等离子体四场流体模型的哈密顿量公式。该公式是非正则的，有一个相应的Lie-Poisson括号。括号是用来获得新的独立的家庭的不变量，所谓的卡西米尔不变量，其中三个是直接相关的拉格朗日不变量的系统。Casimirs用于获得平衡方程的变分原理，该平衡方程将Grad-Shafranov方程推广到包括流动。偶极和均匀平衡的构造。后者的线性动力学详细处理的哈密顿上下文中：正则共轭变量得到的色散关系进行了分析，并获得精确的阈值谱稳定性;规范的变换到规范形式描述;一个明确的定义，负能量模式;和阈值足够的能量卡西米尔稳定性得到。哈密顿公式也被用来获得无碰撞电导率的表达式，它进一步被用来描述的线性增长和非线性饱和的无碰撞撕裂模式。
2008-02-26 physics.plasm-ph
Influence of the Hall effect and electron inertia in collisionless magnetic reconnection
在完全双流体MHD框架下研究了霍尔电流和电子惯性在无碰撞磁重联中的作用。在小于电子惯性长度的空间尺度上，磁场线的拓扑变化完全由于电子惯性而成为可能。假设平稳条件下，我们推导出一个理论缩放的重连率，这是简单的霍尔参数成正比。使用伪谱码没有耗散效应，我们的数值结果证实了这种理论标度。特别是，对于一系列不同的霍尔参数值，我们的数值计算结果表明，电流片的宽度是独立的霍尔参数，而其厚度的顺序的电子惯性范围，从而证实了稳态重联率是成比例的霍尔参数。
2015-09-03 physics.plasm-ph physics.space-ph
Self-Regulation of Solar Coronal Heating Process via Collisionless Reconnection Condition
我提出了一个新的范式太阳日冕加热视为一个自我调节的过程，保持等离子体轻微碰撞。该机制是基于两个效应之间的耦合。首先，日冕密度控制等离子体的碰撞性，因此之间的缓慢碰撞Sweet-Parker和快速碰撞重联制度的过渡。反过来，日冕能量释放导致色球蒸发，增加密度，从而抑制新重新连接的环的后续重新连接。因此，从统计学上讲，密度在某个临界水平附近波动，与日冕中观察到的密度相当。从长远来看，日冕加热可以通过快速重连事件（纳米耀斑），蒸发事件和日冕等离子体的长期缓慢磁应力积累和辐射冷却的重复循环来表示。
2007-12-23 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Collisionless Magnetic Reconnection in a Five-Moment Two-Fluid Electron-Positron Plasma
University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
使用各向同性压力的无碰撞双流体模型模拟电子-正电子等离子体磁重联，发现缺乏数值扩散时不会发生快速重联，与存在霍尔效应或各向异性压力的情形形成对比。
2008-12-03 cs.NA math.NA physics.plasm-ph
Comparison between resistive and collisionless double tearing modes for nearby resonant surfaces
线性不稳定性和非线性动力学的碰撞（电阻）和碰撞（由于电子惯性）双撕裂模式（DTM）的比较与使用的一个简化的圆柱模型的托卡马克等离子体。我们专注于两个q = 2谐振表面位于一个小的距离分开的情况下。研究发现，无论是磁重联机制、电阻率还是电子惯性，增长最快的线性本征模都可能具有高的极向模数m ~ 10。在无碰撞的情况下，不稳定模的谱趋于更宽。在非线性制度，它示出，在这两种情况下，快速增长的高m DTM导致涉及小磁岛结构的环形崩溃。此外，由于无碰撞重连的可逆性和强ExB流，无碰撞DTM表现出多个重连循环。无碰撞重联导致一个饱和的稳定状态，而在碰撞的情况下，电阻衰减保持系统弱动态驱动它回到不稳定的平衡保持源项。
2007-04-05 physics.plasm-ph
Finite-dimensional collisionless kinetic theory
一个无碰撞的动力学等离子体模型通常可以被看作是一个无限维的非正则哈密顿系统。我表明，在这种情况下，该模型可以在空间和粒子离散，同时保持其哈密顿结构，从而产生一个有限维的哈密顿系统，近似原来的动力学模型。我适用于两个例子系统的一般理论：相对论的弗拉索夫-麦克斯韦系统的自旋，和一个gyrokinetic弗拉索夫-麦克斯韦系统。
2016-11-11 physics.plasm-ph
Collisionless Reconnection in Magnetohydrodynamic and Kinetic Turbulence
最近有人提出（Loureiro & Boldyrev 2017; Mallet et et al. 2017），磁流体动力学（MHD）湍流中的惯性间隔在小尺度下不是由类似Kolmogorov的耗散区域终止，而是由撕裂不稳定性介导的新的亚惯性间隔终止。然而，许多天体物理等离子体几乎是无碰撞的，因此MHD近似不适用于小尺度的湍流。在这封信中，我们提出了扩展的理论的重联介导的湍流等离子体是如此弱的碰撞，发生在湍流涡旋的重联是由电子惯性，而不是电阻率。我们发现，重连介导的湍流的过渡尺度取决于等离子体β和等离子体湍流模型的假设。然而，在分析的所有情况下，在重新连接介导的间隔中的能谱范围从$E(k)dk\propto k^{-8/3}dk$到$E(k)dk\propto k^{-3}dk$。
2017-07-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Scaling of magnetic reconnection in relativistic collisionless plasmas
利用全动力学模拟，研究了无碰撞磁重联的流入速度从非相对论极限到超相对论极限的标度。在反平行配置中，流入速度随着上游磁化参数$σ$而增加，并且当$σ> O(100)$时接近光速，从而导致增强的重连率。在所有区域中，压力张量的发散是打破x线冻结条件的主要因素。所观察到的缩放同意一个简单的模型，占洛伦兹收缩的等离子体通过扩散区。结果表明，扩散区的纵横比在非相对论和相对论极限下都保持$\sim 0.1$。
2014-10-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Seeds for collisionless reconnection
一种静止的、二维的、非驱动的反平行磁场结构，由一个中心电流膜组成，两侧是两个电子惯性尺度的非磁畴，类似于约瑟夫森模型。Landau-Ginsburg条件适用于方向相反的外部磁场的边界，其源位于无穷远处。在微观水平上，足够大的磁岛和X点是由少量基本磁通量的交换形成的，而不涉及任何等离子体不稳定性，在这些尺度上，这些不稳定性纯粹是静电的。这些可以作为种子点燃大规模的无碰撞重联。
2019-10-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Explosive magnetic reconnection caused by an X-shaped current-vortex layer in a collisionless plasma
在考虑电子惯性和温度影响的双流体模型中，通过分析无碰撞撕裂模的非线性演化，研究了爆炸性磁重联的机制.这些效应相互配合，通过形成以重联点为中心的X形电流涡旋层，实现快速重联。对满足$d_e=ρ_s$的空前小的电子趋肤深度$d_e$和离子声回旋半径$ρ_s$的该模型的高分辨率模拟显示出撕裂模的非线性增长的爆炸性趋势，最新发现，X-形状层局部地出现在重连点周围，其中X形状的长度短于畴长度，并且X形状层的波长短于畴长度。线性撕裂模式这种局部增强的重联发病的原因是理论上解释了开发一种新的非线性和非平衡的内部解决方案，模拟本地X形层，然后匹配到一个外部的解决方案，这是近似的线性撕裂本征模与较短的波长比域长度。该理论模型证明了局域重联能比整体重联更有效地释放磁能，并且爆炸增长率的估计标度与模拟结果吻合较好。
2015-03-23 physics.plasm-ph
Gyrofluid simulations of collisionless reconnection in the presence of diamagnetic effects
本文采用哈密顿回旋流体模型，通过数值模拟研究了离子Larmor半径对磁重联的影响。在线性区，离子抗磁效应降低了主模的增长率。离子温度的升高使磁岛向离子抗磁漂移方向扩展。在非线性区域，抗磁效应减小了岛的最终宽度。与电子密度不同，导向中心密度不倾向于沿分界线分布，在高离子温度下，静电势呈现出与电子密度相关的小尺度结构和与离子导向中心密度相关的大尺度结构的叠加。
2011-09-01 physics.plasm-ph
The scaling of forced collisionless reconnection in two and three dimensions
本文采用双流体方法模拟了具有周期性边界的无碰撞三维立方体中有限电子惯性下的强迫磁重联。进行比较，以类似的二维（2D）模拟。在这个系统中的重新连接是由一个空间本地化的强制功能，被添加到计算域内的离子动量方程。与以前类似的结果一致，但更大的强制二维模拟[B。沙利文湾N. Rogers和M. A. Shay，Phys.Plasmas 12，122312（2005）]，对于足够强的强迫，发现重连过程在2D和3D中都变成Alfvenic，即，基于上游重连磁场，流入速度的比例大致类似于阿尔芬速度的某个分数，并且系统呈现具有0.15量级的耗散区域纵横比的稳定配置。
2009-06-01 physics.plasm-ph physics.space-ph
Effective resistivity in relativistic collisionless plasmoid-mediated reconnection
本文通过PIC模拟研究相对论无碰撞等离子体团介导重联，发现非理想电场由非回旋热压力梯度驱动，并提出局域有效电阻率模型，为重联高能辐射的全局建模提供物理基础。
2025-08-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
On the ions acceleration via collisionless magnetic reconnection in laboratory plasmas
这项工作提出了一个分析的离子流出磁重联在整个完全动力学模拟与典型的实验室等离子体值。在电流片上考虑了密度和磁场的对称初始配置。在分析了一组九个模拟的行为与减少的质量比和置换值的三个初始电子温度和磁场强度，最佳的离子加速方案进一步研究了与现实的质量比的离子动力学和能量预算。有趣的是，一系列的冲击波结构中观察到的流出，类似于最近的磁流体动力学（MHD）模拟中发现的激波不连续性。在几个距离的重联点的离子流出的分析，根据可能的实验室应用。分析表明，磁重联可用作等离子体加速的工具，其应用范围从电推进到离子热束的产生。
2016-10-28 physics.plasm-ph
The Critical Role of Collisionless Plasma Energization on the Structure of Relativistic Magnetic Reconnection
在磁主导的相对论重联，流入的等离子体耗尽的初始相对论压力在x线和碰撞等离子体加热内的扩散区域是不足以克服这种损失。由此产生的压降导致在x线处的塌陷，基本上是快速重连所需的扩散区域的局部化机制。这个低压区的扩展进一步解释了反平行重联的爆发性质，因为一旦打开流出排气也可以崩溃，这反复触发二次撕裂岛。然而，当存在外部引导场时，可以实现稳定的单个X线重连，因为重连磁场分量在流出处旋转出重连平面，从而提供额外的磁压力来维持打开的排气。
2019-10-20 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Can plasmoid-mediated reconnection occur in collisionless systems?
本文利用2.5维粒子模拟研究无碰撞系统中的次级等离子体团形成，发现真实质量比下无法形成次级等离子体团，且其对重联率无增强作用。
2025-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
On the collisionless asymmetric magnetic reconnection rate
非对称重联中稳态重联电场的预测是通过使重联率最大化作为由上游磁场在弱磁场（磁鞘）侧所作的张开角的函数来获得的。在无碰撞极限下，预测在广泛研究的非对称重联模型[Cassak和Shay，Phys. Plasmas 14，102114，2007]的两倍内，并且它们在宽参数范围内缩放相同。以前的模型有一个自由参数的扩散区的有效纵横比，模拟和观察表明是在0.1的顺序，但本模型没有自由参数。结合对称情况[Liu等人，物理修订信函118，085101，2017]，这项工作进一步表明，这个几乎通用的数字0.1，基本上是归一化的快速重联率，是一个几何因子，由磁流体动力学（MHD）尺度约束内的重联率最大化而产生。
2017-11-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Impact of dissipative effects on the macroscopic evolution of a Vlasov system
数值扩散引入任何数值方案，只要小尺度波动，产生的动态演化过程中的碰撞等离子体，变得可比的网格大小。本文通过研究双流不稳定性的非线性区域，研究了数值耗散在无碰撞等离子体模拟中的作用。我们证明了所使用的算法可以影响Vlasov-Poisson系统的长时间演化。
2004-10-21 physics.plasm-ph
A Lagrangian kinetic model for collisionless magnetic reconnection
提出了一个新的全动力学系统来模拟无碰撞磁重联。该公式依赖于拉格朗日动力学的基本原理，其中在拉格朗日表达式中忽略了电子平均流的惯性，而不是在运动方程中强制零电子质量。这是在将电子速度分成其平均和波动部分时完成的，因此后者自然产生相应的压力张量。该模型表现出一个新的科里奥利力项，它出现在电子动力学的框架的变化。然后，如果忽略电子热通量，强电子磁化极限产生一个混合模型，其中电子压力张量被冻结到电子平均速度。
2012-12-11 nlin.CD physics.plasm-ph
Comparison of secondary islands in collisional reconnection to Hall reconnection
大规模电阻霍尔磁流体动力学（Hall-MHD）模拟从Sweet-Parker（碰撞）到霍尔（无碰撞）磁重联的过渡，第一次从无碰撞效应中分离二次岛的影响。三个主要结果进行了说明。存在一种制度，其中二次岛发生无碰撞效应时，耗散区的厚度超过离子陀螺仪。次级岛的重联速率比Sweet-Parker快，但比Hall重联慢得多。这意味着次级岛屿不是最快重连率的原因。由于霍尔重联快得多，它的发生会导致次级岛从X线附近喷出。这些结果表明，大部分的能量释放发生在霍尔重联。日冕的应用进行了讨论。
2010-06-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Three dimensional density cavities in guide field collisionless magnetic reconnection
利用引导场进行无碰撞磁重联的粒子模拟首次揭示了沿磁重联分界线（即所谓的“空腔”）的低密度区域的三维特征。结果发现，结构与进一步较低的密度发展内的空腔。因为它们的外观类似于肋的形状，这些地层在这里被称为“低密度肋”。它们的位置在时间上保持大致固定，并且随着沿着空腔的电子流将它们排空，它们的密度逐渐减小。它们沿着磁场线发展，并由在空间振荡的强垂直电场支持。此外，沿低密度肋和磁场线的方向，在腔和流出等离子体之间形成作为隔离球的双极平行电场结构。
2012-03-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Fast collisionless reconnection and electron heating in strongly magnetized plasmas
使用保留非等温电子动力学的新型流体动力学模型[Zocco & Schekochihin，Phys. Plasmas 18，102309（2011）]研究了强磁化（低β）、弱碰撞等离子体中的磁重联。结果表明，电子加热通过朗道阻尼（线性相位混合）是占主导地位的耗散机制。在时间上，电子加热发生在重联率的峰值之后;在空间上，它集中在磁岛的分界线上。对于足够大的系统，峰值重连率为$cE_{max}\approx 0.2v_AB_{y,0}$，其中$v_A$是基于重连字段$B_{y,0}$的阿尔文速度。岛的饱和宽度是相同的MHD模型，除了小系统，当它变得可比的动力学尺度。
2013-01-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Discovery of double Hall pattern associated with collisionless magnetic reconnection in dusty plasmas
本文通过首次对含带负电尘埃颗粒的三组分等离子体进行全动力学模拟，发现由传统霍尔四极电流与反向霍尔电流构成的双霍尔结构，并分析了重联率，为解释行星磁层及天体物理现象提供依据。
2023-05-30 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Kinetic turbulence in fast 3D collisionless guide-field magnetic reconnection
虽然湍流已被证实对磁重联很重要，但人们对它在无碰撞等离子体中的作用仍知之甚少。以前试图量化湍流对重联的影响时，通常采用阿尔文涨落或其他低频涨落，或者仅在二维构型和反平行磁场中研究无碰撞动力学效应。鉴于此，本文利用三维粒子模拟程序，在频率和波数空间分析了三维导场通过无力电流片重联自发产生的动力学湍流。我们的研究揭示了重联率和动力学湍流的功能类似于目前在现场的航天器观测MMS以及在实验室重联实验MRX，VTF和\textsc{Vineta} -II。特别是，我们发现，动力学湍流发展过程中的3D导场重联表现出宽带幂律频谱扩展超出低杂波频率和电子频率。在频率空间中，湍流的谱指数在重联X线处接近-2.8。在波数空间中，当归一化重联率达到0.1时，它也变为-2.8。宽带动力学湍流主要是由于在足够薄的动力学重联电流片中激发的电流流和电子流剪切不稳定性。动力学湍流的增长对应于高的重连率，超过那些快速层流，非湍流重连。
2018-11-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Effective resistivity for magnetohydrodynamic simulation of collisionless magnetic reconnection
本文将含带电粒子动力学的有效电阻率模型应用于无引导场无碰撞磁重联的2.5维MHD与Hall MHD模拟，显著提升重联率并使结构与PIC及混合模拟吻合。
2025-06-10 physics.plasm-ph
Driven Collisionless Reconnection of Force-free Flux Tubes: From Onset to Coalescence
研究通过二维粒子-细胞模拟，探讨了驱动无碰撞重联和等离子体束形成的过程，发现电流片厚度与皮肤深度相当，长宽比A大于30时等离子体链发展，重联率约为0.1。
2025-09-16 hep-th physics.plasm-ph
A new fast reconnection model in a collisionless regime
基于第一原则（即（i）用广义欧姆定律中包含电子压力张量非回旋分量的项来平衡磁场平流;（ii）利用质量守恒;以及（iii）假设弱磁场区域宽度，其中电子弯曲运动支持电子压力张量非对角（非回旋）分量的数量级为电子拉莫尔半径），建立了无碰撞区磁重联的一个简单模型。该模型是通用的，类似于其碰撞Sweet-Parker模拟，因为它不特定于任何初始配置，例如Harris型撕裂不稳定电流片，X点崩溃或其他。无碰撞重联模型除了从基本观点来看很重要之外，它还提供了比斯威特-帕克经典模型（M_sp=S^-1/2）快得多的重联速率（M_c 'less =（c/omega_pe）^2 /（r_L，e L））。在无碰撞区，扩散区（电流片）的宽度为delta_c 'less =（c/omega_pe）^2/r_L，e，它与整体重联尺度L无关，只由微观物理（电子惯性长度c/omega_pe和电子拉莫尔半径r_L，e）决定。在其他问题中，重联率的快速性使例如通过重联解释太阳耀斑的问题变得复杂，因为对于典型的日冕参数，所获得的无碰撞重联时间可以是几分钟，而不是Sweet-Parker的等效值<一天。将新的理论重连率与MRX装置实验数据进行比较[Yamada等人，Phys. Plasmas，13，052119（2006），Ji等人GRL，35，13106（2008）]，并且获得了良好的一致性。
2008-10-31 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
System Size Dependence of Collisionless Reconnection Rate
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；National Aeronautics and Space Administration Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；Princeton University（普林斯顿大学）
研究通过粒子-网格和霍尔磁流体动力学模拟揭示碰撞less重联率并非普遍快速，其速率随系统规模增大而降低，表明碰撞less重联具有根本的规模依赖性。
2026-04-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
