Resumen - Cascada de energía universal y relajación en la turbulencia magnohidrodinámica inercial tridimensional de electrones universales

Cascada de energía universal y relajación en la turbulencia magnohidrodinámica inercial tridimensional de electrones universales

2025-07-10 10:52:43

{"Supratik Banerjee","Arijit Halder","Amita Das"}

{physics.plasm-ph}

Este documento investiga la cascada universal de energía y la relajación en la turbulencia magneto-hidrodinámica inercial tridimensional de electrones (EMHD). La EMHD es un modelo de fluido que captura la dinámica de los electrones en los plasmas espaciales y es particularmente útil en escenarios donde los modelos MHD y MHD de Hall son inadecuados. Los autores derivan una relación exacta libre de divergencias del tipo Banerjee-Galtier (BG17) para la cascada total de energía de la turbulencia EMHD completamente desarrollada tridimensional, que incluye la inercia de los electrones. Esta relación puede expresarse en términos de incrementos bidimensionales y es útil para predecir las propiedades de escalado de diferentes cantidades. El estudio revela que la cascada de energía no se ve afectada por la presencia de un campo magnético de fondo uniforme. Utilizando simulaciones numéricas directas con hasta 5123 puntos de malla, los autores observan una cascada de energía similar a la de Kolmogorov con un flujo constante a través de la escala de inercia de los electrones. Para escalas de longitud mayores que la escala de inercia de los electrones, se obtiene un espectro de potencia magnética de k−7/3, mientras que para escalas menores que la escala de inercia de los electrones, se obtiene un espectro de k−5/3. Los autores también predican los estados relajados turbulentos utilizando el principio recientemente propuesto de transferencias no lineales nulas (PVNLT), lo que muestra la existencia de un estado relajado equilibrado en presión. Este principio es más general que el principio de decaimiento selectivo, que se utiliza a menudo para predecir los estados relajados turbulentos. Los resultados de este estudio proporcionan valiosas perspectivas sobre la dinámica de la turbulencia EMHD y su papel en varios fenómenos de plasma, como la reconnexión magnética y la generación de partículas de alta energía. La relación exacta derivada y los estados relajados predichos pueden utilizarse para mejorar nuestra comprensión de la turbulencia del plasma en los plasmas espaciales y de laboratorio. En resumen, los hallazgos clave de este documento son: 1. Se deriva una relación exacta libre de divergencias para la cascada total de energía en la turbulencia homogénea EMHD tridimensional. 2. La cascada de energía no se ve afectada por la presencia de un campo magnético de fondo uniforme. 3. Se observa una cascada de energía similar a la de Kolmogorov con un flujo constante a través de la escala de inercia de los electrones. 4. Los estados relajados turbulentos se predican utilizando el principio de transferencias no lineales nulas (PVNLT). 5. Los resultados proporcionan valiosas perspectivas sobre la dinámica de la turbulencia EMHD y su papel en varios fenómenos de plasma.