SHINE: Instability of Large-Scale Current Sheets, Plasmoid Formation, and Particle Acceleration in Coronal Plasmas

SHINE:大尺度电流片的不稳定性、等离子体团的形成以及日冕等离子体中的粒子加速

基本信息

  • 批准号:
    0962698
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.91万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-04-01 至 2013-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The Principal Investigator (PI) will study magnetic reconnection as a fundamental and ubiquitous process in solar coronal plasmas. Fast magnetic reconnection is widely believed to play an important role in triggering eruptive solar flares and accelerating solar energetic particles (SEPs). Using resistive magnetohydrodynamics (MHD) and electromagnetic particle simulations, this project will investigate the connection between the so-called 'super-Alfvénic instability' (also known as the 'plasmoid instability') of extended current sheets and the onset and dynamics of eruptive flares. This effort will include studies of the saturation mechanisms for the plasmoid instability, the role of the instability in loss-of-equilibrium models, and the effect of self-consistently generated plasma turbulence. The PI will also study the relative importance of collisional and collisionless reconnection regimes, as well as the transition between them, in controlling the rapid onset of eruptive flares. He will then use fully kinetic electromagnetic particle simulations to investigate the role of magnetic reconnection and multiple plasmoid formation in accelerating particles to high energies. Finally, the PI will compare the predictions of his theory and modeling efforts with observations made by spacecraft. This project will utilize state-of-the-art high performance computing tools and develop interdisciplinary applications for the study of laboratory and space plasmas. The effort will integrate teaching and research in a university environment, involving postdoctoral research scientists and a graduate student pursuing a Ph.D. thesis. The PI will also help educate high school students in a summer institute at the University of New Hampshire known as 'Project SMART' (Science and Mathematics Achievement through Research Training). Project SMART provides exciting research experiences for local high school students in New Hampshire.
首席研究员(PI)将研究磁重新连接作为太阳冠状等离子体中的基本和无处不在的过程。广泛认为快速磁重新连接在触发喷发太阳耀斑和加速太阳能颗粒(SEP)方面起着重要作用。使用电阻磁流体动力学(MHD)和电磁颗粒模拟,该项目将研究延长电流板的所谓“超级alfvénic不稳定性”(也称为“浆液不稳定性”)与爆发的发作和动力学之间的联系。这项工作将包括研究质量不稳定性的饱和机制,不稳定性在平衡模型中的作用以及自吻合产生的血浆湍流的影响。 PI还将研究碰撞和无碰撞重新连接方案以及它们之间的过渡的相对重要性,以控制喷发爆发的快速发作。然后,他将使用完全动力学的电子粒子模拟来研究磁重新连接和多个质等形成在加速颗粒中的作用。最后,PI将将其理论和建模工作的预测与航天器的观察结果进行比较。该项目将利用最先进的高性能计算工具,并开发用于研究实验室和空间等离子体的跨学科应用程序。这项工作将在大学环境中整合教学和研究,涉及博士后研究科学家和攻读博士学位的研究生。论文。 PI还将在新罕布什尔大学的夏季学院中教育高中生,称为“智能项目”(通过研究培训,科学和数学成就)。 Smart Project Smart为新罕布什尔州的当地高中学生提供了令人兴奋的研究经验。

项目成果

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  • 通讯作者:
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    0425806
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