"Tearing instability" und Teilchenenergetisierung in kollisionsfreien, suprathermischen Plasmen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Maria Elena Innocenti
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544893192

Die treffend so genannte "tearing instability" zerreißt Stromschichten in einer Reihe von Plasmoiden, die durch X-Punkte der Rekonnexion getrennt sind, und verwandelt ein stationäres Stromschicht in einen Ort heftiger magnetisch-kinetischer Energieumwandlung sowie der Teilchenerwärmung und -beschleunigung. Zu verstehen, unter welchen Bedingungen Stromschichten instabil sind und wie effizient sich die "tearing instability" entwickelt (Ziel 1), ist daher für ein vollständiges Bild der Energiedynamik in Weltraum- und astrophysikalischen Plasmen unerlässlich. Dabei sollte man auch berücksichtigen, dass die meisten heliosphärischen Plasmen kollisionsfrei sind: Da die Thermalisierungsmechanismen ineffizient sind, weichen die meisten beobachteten Geschwindigkeitsverteilungsfunktionen erheblich von den thermischen (Maxwell'schen) Verteilungen ab und werden besser mit suprathermischen (Kappa-) Verteilungen modelliert. Dies wirkt sich sowohl auf die Instabilitätsschwelle als auch auf die Wachstumsraten aus (Ziel 2). Darüber hinaus entwickeln sich konkurrierende/gleichlaufende Instabilitäten zusammen mit der "tearing instability" und sind an der Teilchenerwärmung und - beschleunigung beteiligt (Ziel 3). In diesem Projekt beabsichtigen wir, das vorhandene Wissen über die Teilchenerregung durch die durch Reißen ausgelöste magnetische Rekonnexion auf realistische Szenarien zu erweitern, die die oben genannten Elemente berücksichtigen. Wir werden dies mit einem zweigleisigen theoretischen und numerischen Ansatz tun.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien
• Kooperationspartner: Professor Marian Lazar, Ph.D.