عنوان

بررسی شتاب گیری ذرات در ناپایداری پلاسموئیدی

شماره

پ۲۶۱۳۵

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

بررسی شتاب گیری ذرات در ناپایداری پلاسموئیدی

نام نخستين پديدآور

مهدی شهرکی پور

نام ناشر، پخش کننده و غيره

فیزیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۰

نام خاص و کميت اثر

۱۰۲ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

فیزیک و فناوری پلاسما

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۰/۱۱/۲۰

متن يادداشت

بازاتصالی مغناطیسی یکی ¬از پدیده¬های مهم در پلاسماهای مغناطیده می¬باشد که با تغییر ساختار خطوط میدان مغناطیسی باعث آزاد شدن انرژی ذخیره شده مغناطیسی به انرژی¬های جنبشی و حرارتی می¬شود و نیز می¬تواند ذرات باردار را تا انرژی¬های جنبشی نسبیتی شتاب دهد. در فرایند توسعه یافته بازاتصالی غیرخطی، لایه جریان الکتریکی دچار یک تغییر شکل غیرخطی می¬شود، این آشفتگی در واقع به شکل گسسته شدن لایه جریان الکتریکی خود را نشان می¬دهد و این پدیده باعث ایجاد جزایر مغناطیسی در دو طرف نقطة قطع می¬شود که به آن¬ها پلاسموئید می¬گویند. وجود چندین نقطه بازاتصالی بجای تنها یک نقطه بازاتصالی، آهنگ آزادسازی انرژی مغناطیسی را افزایش می¬دهد و نیز امکان شتاب¬گیری ذرات باردار را هم فراهم می¬نماید .در این پژوهش، شتاب¬گیری ذرات باردار توسط ناپایداری پلاسموئیدی مورد بررسی قرار گرفت که بدین منظور از شیوه شبیه¬سازی ذره در سلول استفاده شد. ما شتاب¬گیری ذرات باردار را در حضور میدان¬های الکتریکی و مغناطیسی خودسازگار تولید شده در طی شکل¬گیری و تکامل ناپایداری پلاسموئیدی غیربرخوردی یک لایه جریان الکتریکی از طریق تغییرات تابع توزیع ماکسولی سرعت اولیه الکترون¬ها و تغییرات زمانی تابع توزیع انرژی بررسی کرده¬ایم. تاثیرات میدان مغناطیسی عمود بر صفحه بازاتصالی (میدان هدایت) و نیز میدان مغناطیسی اولیه در فرایند شتاب دهی ذرات از جمله موضوعات مورد توجه ما در این مطالعه بوده است. نتایج این تحقیق که در فصل سوم به طور مفصل بحث شده است نشان می¬دهد کاهش دامنه میدان هدایت غیریکنواخت، زمان تشکیل ناپایداری پلاسموئیدی را کاهش و نیز تعداد پلاسموئیدها را افزایش می¬دهد و منجر به افزایش انرژی جنبشی و انرژی الکتریکی و کاهش انرژی مغناطیسی آزاد شده کسری از پلاسما می¬شود و تعداد ذراتی که به سرعت¬های بالا رسیده¬اند را نیز افزایش می¬دهد. در این پژوهش از طریق نمودار لگاریتمی تابع توزیع انرژی اثبات شد که ناپایداری پلاسموئیدی می تواند ذرات را به سرعت¬های نسبیتی برساند و نقاط موثر¬ترین مکان برای شتاب¬دهی به ذرات می¬باشند. نتایج این تحقیق نشان می¬دهد افزایش میدان مغناطیسی اولیه نقش اساسی در افزایش انرژی جنبشی ذرات و رسیدن ذرات به سرعت¬های نسبیتی دارد. -بررسی مولفه¬های مختلف میدان¬های الکتریکی و مغناطیسی در حین شکل¬گیری و رشد ناپایداری پلاسموئیدی در این تحقیق وجود انواع امواج الکتروستاتیکی و الکترومغناطیسی را تایید می¬کند. این امواج درون و بیرون از لایه جریان رفتار متفاوتی را نشان می¬دهند و در شتاب دهی به ذرات نیز موثر می¬باشند.

متن يادداشت

AbstractMagnetic reconnection is one of the most important phenomena in magnetized plasmas which changes the structure of the magnetic field lines to release the stored magnetic energy into kinetic and thermal energies. In the developed process of nonlinear reconnection, the electric current layer undergoes a nonlinear deformation. This phenomenon reveals in the form of a point in the layer of electric current, creating magnetic islands on either side of the x- point, called plasmoids. Existence of multiple magnetic reconnection points instead of a one magnetic reconnection, increases the rate of release of magnetic energy and also allows accelerated charged particles. In this study, using two-dimensional particle-in-cell simulation, the acceleration of charged particles by plasmoid instability was investigated. We studied the acceleration of charged particles in the presence of self-consistent electric and magnetic fields generated during the formation and evolution of collisionless plasmoid instability through changes in the Maxwell distribution function of the initial velocity of electrons and temporal changes in the energy distribution function. The effects of perpendicular component of the magnetic field (guide field) as well as the primary magnetic field in the process of formation and growth of plasmoid instability and particle acceleration was the one of topics of interest in this study. The results of this research are discussed in chapter three shows that reducing the non-uniform guide field results in reduction of the formation time of the magnetic reconnection and increasing the number of magnetic reconnection and magnetic islands. Smaller non-uniform guide field coefficient increases kinetic energy, electrical energy and decreases magnetic energy of bulky plasma and increases the number of particles that have reached high speeds. In this study, through logarithmic diagrams of energy distribution function, it was proved that plasmoid instability can bring particles to relative speeds and the points are the most effective places for particle acceleration.The results of this study show that increasing the initial magnetic field plays an essential role in increasing the kinetic energy of particles and reaching particles at high speeds. The study of different components of electric and magnetic fields during the formation and growth of plasmoid instability in this study confirms the existence of various types of electrostatic and electromagnetic waves. These waves, whose nature is independent of the amplitude of the guide field, show different behavior inside and outside the current sheet and are also effective in accelerating particles

عنوان گونه گون

The investigation of particle acceleration in plasmoid instability

عنصر شناسه اي

‏شهرکی پور،

ساير عناصر نام

‏مهدی

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

حسین پور، ‏

ساير عناصر نام

‏ محبوب

تاريخ

استاد راهنما

عنصر شناسه اي

‏ تبریز