مطالعه شتابدهی ذرات باردار در اثر پدیده باز اتصالی مغناطیسی در محیط پلاسمای برخوردی

باز اتصالی مغناطیسی که در پلاسماهای با رسانندگی الکتریکی بالا رخ می¬دهد، باعث تغییر ساختار میدان مغناطیسی و انتقال انرژی مغناطیسی به انرژی جنبشی،گرمایی و شتابدهی ذرات باردار می¬شود. این فرایند نقش مهمی در تغییر دینامیک پلاسماهای آزمایشگاهی، مانند پلاسمای همجوشی توکامک و پلاسماهای فضایی، مانند کرونای خورشید، بازی می¬کند. میدان¬های الکتریکی و مغناطیسی تولید شده در بازاتصالی مغناطیسی باعث شتاب گرفتن و سوق یافتن ذرات باردار می¬شوند. لذا ذرات بر حسب مکان و انرژی اولیه-شان یا می¬توانند شتابدار شده و از ناحیه بازاتصالی با انرژی بالایی خارج شوند و یا در میدان¬های مغناطیسی محصور شوند. در این مطالعه، نحوه¬ی شتابدار شدن و گیر افتادگی ذرات باردار(الکترون و پروتون) را با فرض انرژ¬ی¬های اولیه و مکان¬های اولیه متفاوت بررسی می¬کنیم. محاسبات عددی ما نشان می¬دهند که ساختار اسپاینی بازاتصالی مغناطیسی سه بعدی، می¬تواند به عنوان یک شتابگر بالقوه برای شتاب دادن ذرات باردار در نظر گرفته شود. در چنین شرایطی پروتون می¬تواند به انرژی نهایی در حدود چندین مگا الکترون ولت (نسبیتی) رسیده و در مدت زمان کوتاه (چندین میلی ثانیه) شتاب بگیرد. مسیر و انرژی نهایی پروتون به شدت تحت تاثیر مکان پرتاپ (مکان اولیه) می¬باشد. گذشته از این الکترون برای رسیدن به انرژی¬هایی در حدود مگا الکترون ولت، نیاز به مدت زمان بیشتری دارد.