Mikroskalig dynamik och icke-Maxwellska jämvikter: Avkodning av kollisionsfria processer i rymdplasmor

Forskningsprojekt, 2026 – 2028

Plasma, en kvasi-neutral, joniserad gas som utgör större delen av det synliga universum, är det dominerande tillståndet i astrofysiska och laboratoriemiljöer. När kollisioner mellan laddade partiklar är frekventa närmar sig plasmat lokal termodynamisk jämvikt, kännetecknad av partikelhastigheter som följer en Maxwell-Boltzmann-fördelning. I många naturliga plasmamiljöer, såsom ackretionsskivor, intraklustermediet och heliosfären, är kollisioner dock sällsynta, och partikelhastighetsfördelningar kan avvika kraftigt från Maxwell-Boltzmann-jämvikten. Icke-Maxwellska jämviktsfördelningar kan dock uppstå. Nyligen genomfört teoretiskt arbete i förenklade system tyder på att dessa jämvikter är universella egenskaper hos kollisionsfria plasmor. Detta projekt syftar till att testa denna universalitet i verkliga rymdplasmor genom att kombinera satellitobservationer in situ, teoretisk analys och numeriska simuleringar. Genom att göra det kommer vi att utveckla den statistiska termodynamiken hos kollisionsfria, turbulenta plasmor och ge nya insikter i deras universella beteende i både astrofysiska och laboratoriemiljöer.