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Accès ouvert déclaré 2024 article

The velocity-space signature of transit-time damping

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Rattachement africain : us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Transit-time damping (TTD) is a process in which the magnetic mirror force – induced by the parallel gradient of magnetic field strength – interacts with resonant plasma particles in a time-varying magnetic field, leading to the collisionless damping of electromagnetic waves and the resulting energization of those particles through the perpendicular component of the electric field, $E_\perp$ . In this study, we utilize the recently developed field–particle correlation technique to analyse gyrokinetic simulation data. This method enables the identification of the velocity-space structure of the TTD energy transfer rate between waves and particles during the damping of plasma turbulence. Our analysis reveals a unique bipolar pattern of energy transfer in the velocity-space characteristic of TTD. By identifying this pattern, we provide clear evidence of TTD's significant role in the damping of strong plasma turbulence. Additionally, we compare the TTD signature with that of Landau damping (LD). Although they both produce a bipolar pattern of phase-space energy density loss and gain about the parallel resonant velocity of the Alfvénic waves, they are mediated by different forces and exhibit different behaviours as the perpendicular velocity $v_\perp \to 0$ . We also explore how the dominant damping mechanism varies with ion plasma beta $\beta _i$ , showing that TTD dominates over LD for $\beta _i > 1$ . This work deepens our understanding of the role of TTD in the damping of weakly collisional plasma turbulence and paves the way to seek the signature of TTD using in situ spacecraft observations of turbulence in space plasmas.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
The velocity-space signature of transit-time damping
Date Crossref
01/08/2024
Éditeur
Cambridge University Press (CUP)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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Les sujets associés

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