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Beschleunigung energetischer Elektronen durch magnetische Rekonnexion

Magnetische Rekonnexion ist ein grundlegender Prozess in Plasmen, bei dem die Umwandlung von magnetischer Energie zu kinetischer und thermischer Energie, verbunden mit Änderung in der magnetischen Topologie, auftritt. Das Verständnis wie energetische Elektronen, d.h. Elektronen mit Energien wesentlich größer als ihre thermische Energie, während Rekonnexion beschleunigt werden, ist eine wichtige Frage der Plasmaphysik. Cluster beobachtete Signaturen der Beschleunigung von energiereichen Elektronen (35-127 keV) während magnetischer Rekonnexion wenn die Satelliten dünne Stromschichten kreuzten und temporäre kleinskalige magnetische Flussschläuche“ (flux ropes) beobachtet wurden.

 

Wie man in der Abbildung sieht, werden in den magnetische „flux ropes“ Elektronen stark beschleunigt, größtenteils senkrecht zur Richtung des magnetischen Feldes , (grüne Linie in der Abb.), während Wellenaktivität nur schwach auftritt. Härtere Spektren, mit jedoch geringeren Flüsse, haben die Elektronen an magnetischen Separatrixen (rote und blaue Linien). Das elektrische Feld in der Diffusionsregion, mit Ey ca. 7 mV/m, war wesentlich größer als bei typischen stationären Rekonnexionswerten. Es wird vermutet, dass die feldparallelen Elektronen bei Separatrixen direkt durch das elektrische Feld im Diffusionsbereich der Rekonnexion beschleunigt werden. Hingegen bleiben Elektronen in senkrechter Richtung innerhalb der magnetische „flux ropes“ gefangen und erfahren zugleich eine Energetisierung durch die Kombination aus Betatron-Beschleunigung und nicht-adiabatischer Pitchwinkel-Streuung. Diese Beobachtungen zeigen, dass dünnen Stromschichten während dynamischer Rekonnexion eine wichtige Rolle für die Beschleunigung von energiereichen Elektronen spielt und deshalb simultane Messungen von Elektronen und elektromagnetischen Feldern äußerst wichtig für das Verständnis der Physik von Beschleunigungsmechanismen sind.

(Retinò et al., J. Geophys. Res., 113, A08S90, doi:10.1029/2007JA012729, 2008)

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Letzte Änderung: 26.01.2010
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