Résumé - Cascade universelle et relaxation de l'énergie dans la turbulence magnétohydrodynamique inertielle tridimensionnelle des electrons universels

Cascade universelle et relaxation de l'énergie dans la turbulence magnétohydrodynamique inertielle tridimensionnelle des electrons universels

2025-07-10 10:52:43

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

{physics.plasm-ph}

Ce papier investigate la cascade universelle de l'énergie et la relaxation dans la turbulence magnétohydrodynamique (MHD) inertielle des électrons tridimensionnelle (EMHD). L'EMHD est un modèle de fluide qui capte la dynamique des électrons dans les plasmas spatiaux et est particulièrement utile dans les scénarios où les modèles MHD et MHD de Hall sont insuffisants. Les auteurs dérivent une relation exacte de type Banerjee-Galtier (BG17) sans divergence pour la cascade totale de l'énergie de la turbulence tridimensionnelle développée en totalité de l'EMHD, incluant l'inertie des électrons. Cette relation peut être exprimée en termes d'increments bidimensionnels et est utile pour prédire les propriétés de scalage de différentes quantités. L'étude révèle que la cascade d'énergie n'est pas affectée par la présence d'un champ magnétique de fond uniforme. En utilisant des simulations numériques directes avec jusqu'à 5123 points de grille, les auteurs observent une cascade d'énergie de type Kolmogorov avec un débit de flux constant au-delà de l'échelle d'inertie des électrons. Pour les échelles de longueur supérieures à l'échelle d'inertie des électrons, un spectre de puissance magnétique de k−7/3 est obtenu, tandis qu'un spectre de k−5/3 est obtenu pour des échelles inférieures à l'échelle d'inertie des électrons. Les auteurs prédisent également les états de relaxation turbulente en utilisant le principe récemment proposé de transferts non linéaires nuls (PVNLT), qui montre l'existence d'un état de relaxation équilibré par la pression. Ce principe est plus général que le principe de décroissance sélective, souvent utilisé pour prédire les états de relaxation turbulente. Les résultats de cette étude fournissent des informations précieuses sur la dynamique de la turbulence EMHD et son rôle dans divers phénomènes plasma, tels que la reconnexion magnétique et la génération de particules à haute énergie. La relation exacte dérivée et les états de relaxation prévus peuvent être utilisés pour améliorer notre compréhension de la turbulence plasma dans les plasmas spatiaux et laboratoires. En résumé, les principales découvertes de ce papier sont : 1. Une relation exacte sans divergence pour la cascade totale de l'énergie dans la turbulence tridimensionnelle homogène de l'EMHD est dérivée. 2. La cascade d'énergie n'est pas affectée par la présence d'un champ magnétique de fond uniforme. 3. Une cascade d'énergie de type Kolmogorov avec un débit de flux constant est observée au-delà de l'échelle d'inertie des électrons. 4. Les états de relaxation turbulente sont prédis avec le principe de transferts non linéaires nuls (PVNLT). 5. Les résultats fournissent des informations précieuses sur la dynamique de la turbulence EMHD et son rôle dans divers phénomènes plasma.