無碰撞磁場重聯(lián)中的電子加速.pdf

1、磁場重聯(lián)作為等離子體中一種快速有效的能量釋放機制，其概念已被物理學家廣泛接受，并且為各種直接或間接的觀測證據所印證。高能粒子是磁場重聯(lián)中的重要現(xiàn)象，其產生機制一直是重要的研究課題。 本論文采用2.5維的Particle-in-cell全粒子數值模擬方法，研究了無碰撞磁場重聯(lián)，特別是其中的電子加速問題，得到以下結果： 1．研究了X線區(qū)和O形區(qū)內電子的動力學過程，并比較了不同初始引導場對電子加速的影響。通過跟蹤典型的電子發(fā)現(xiàn)

2、，若初始引導場很弱，電子在X線及O形區(qū)均能被加速。低速電子進入重聯(lián)中心X線區(qū)后，能被周圍的電磁場束縛一段時間這時感應電場E<,z>能有效的加速電子。電子增能的主要機制是直流加速作用。被束縛在O形區(qū)內的電子，由于周圍的電磁場較弱，能快速的在磁島中來回彈射而得到加速。其加速機制可能為隨機(stochastic)加速。若初始引導場很強，電子則主要在X線附近被加速，此時電子是磁化的，繞著引導中心旋轉。類似于弱引導場的情況，在E<,z>較強的區(qū)域

3、內，電子能得到z方向的有效加速。而且由于引導磁場的束縛作用，電子在X線附近停留的時間更長，因而增加的能量更多。但總體來說，弱引導場下，更多的電子獲得加速，這也印證了弱引導場時重聯(lián)率高于強引導場，更多的磁能轉化為等離子體的能量。 2．通過對加速電子的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，X線區(qū)電子加速的主要貢獻來自垂直于模擬平面的感應電場，平面電場的作用很小。而磁島內的情況則正好相反，平面電場對電子增能起主要作用，而感應電場貢獻很小。 3．對弱引