清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Multi-species Ion Acceleration in 3D Magnetic Reconnection

物理 磁重联 质点加速度 加速度 费米加速度 离子 电子 等离子体 焊剂(冶金) 原子物理学 试验粒子 计算物理学 天体物理学 核物理学 经典力学 量子力学 冶金 材料科学
作者
Qile Zhang,Fan Guo,W. Daughton,Hui Li,A. Lê,T. D. Phan,Mihir Desai
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:1
标识
DOI:10.48550/arxiv.2210.04113
摘要

Magnetic reconnection drives explosive particle acceleration in a wide range of space and astrophysical applications. The energized particles often include multiple species (electrons, protons, heavy ions), but the underlying acceleration mechanism is poorly understood. In-situ observations of these minority heavy ions offer a more stringent test of acceleration mechanisms, but the multi-scale nature of reconnection hinders studies on heavy-ion acceleration. Here we employ hybrid simulations (fluid electron, kinetic ions) to capture 3D reconnection over an unprecedented range of scales. For the first time, our simulations demonstrate nonthermal acceleration of all available ion species into power-law spectra. The reconnection layers consist of fragmented kinking flux ropes as part of the reconnection-driven turbulence, which produces field-line chaos critical for accelerating all species. The upstream ion velocities influence the first Fermi reflection for injection. Then lower charge/mass species initiate Fermi acceleration at later times as they interact with growing flux ropes. The resulting spectra have similar power-law indices $(p\sim4.5)$, but different maximum energy/nucleon $\propto($charge/mass$)^\alpha$, with $\alpha\sim0.6$ for low plasma $\beta$, and with $p$ and $\alpha$ increasing as $\beta$ approaches unity. These findings are consistent with observations at heliospheric current sheets and the magnetotail, and provide strong evidence suggesting Fermi acceleration as the dominant ion-acceleration mechanism.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
甜美的觅荷完成签到,获得积分10
1秒前
尊敬的凌晴完成签到 ,获得积分10
9秒前
19秒前
愤怒的念蕾完成签到,获得积分10
22秒前
cgs完成签到 ,获得积分10
23秒前
自由的雅旋完成签到 ,获得积分10
30秒前
练得身形似鹤形完成签到 ,获得积分10
30秒前
悠树里完成签到,获得积分10
52秒前
gwbk完成签到,获得积分10
55秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
1分钟前
neptuniar发布了新的文献求助10
1分钟前
雪花完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
keke发布了新的文献求助10
1分钟前
外向白竹完成签到,获得积分20
1分钟前
慕青应助keke采纳,获得10
1分钟前
jlwang完成签到,获得积分10
2分钟前
Bond完成签到 ,获得积分10
2分钟前
红茸茸羊完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
简单花花完成签到,获得积分10
2分钟前
mojiu发布了新的文献求助30
2分钟前
Tong完成签到,获得积分0
3分钟前
外向白竹发布了新的文献求助10
3分钟前
酷然完成签到,获得积分10
3分钟前
Benhnhk21完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
知行者完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
开心每一天完成签到 ,获得积分10
4分钟前
爆米花应助keke采纳,获得10
4分钟前
4分钟前
AM发布了新的文献求助10
4分钟前
mojiu完成签到,获得积分10
4分钟前
研友_VZG7GZ应助AM采纳,获得10
4分钟前
5分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Terminologia Embryologica 500
Process Plant Design for Chemical Engineers 400
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5612005
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4696171
关于积分的说明 14890481
捐赠科研通 4730707
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2546088
邀请新用户注册赠送积分活动 1510419
关于科研通互助平台的介绍 1473299