CAREER: Furthering Our Understanding of Fast Magnetic Reconnection in the Geospace Environment — from Electron-only Reconnection to Turbulent Reconnection
职业:加深我们对地球空间环境中快速磁重联的理解——从纯电子重联到湍流重联
基本信息
- 批准号:2142430
- 负责人:
- 金额:$ 54.16万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-06-01 至 2027-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Magnetic reconnection is one of the most important energy conversion and transport processes in geospace plasmas. One important fundamental question is how fast magnetic reconnection occurs, causing an explosive release of magnetic energy in nature. This project will address this important fundamental question through numerical simulations. The educational component is a unique combination of Science and Art. The PI will work with undergraduate student animators at the Digital Arts Leadership and Innovation Lab of Dartmouth College to produce high-quality animations that elevate the awareness and accessibility of space plasma physics to the next generation of the STEM workforce. A novel theoretical framework that includes ultra-relativistic effects, asymmetry, back-pressure and pressure anisotropy will be used to test against newly observed types of magnetic reconnection. These include electron-only reconnection first found in the magnetosheath downstream of the bow shock and collisionless turbulent reconnection captured in the magnetotail. The project will use the particle-in-cell code VPIC, complemented with the magnetohydrodynamic (MHD) code Athena/Athena++ and the Hall-MHD code F3D to (1) explain and predict the observed fast rate of electron-only reconnection and (2) explain and predict the fast rate of collisionless turbulent reconnection.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
磁重新连接是地球上等离子体中最重要的能量转换和传输过程之一。一个重要的基本问题是磁重新连接的发生速度,导致自然界中磁能的爆炸性释放。该项目将通过数值模拟解决这个重要的基本问题。教育组成部分是科学与艺术的独特组合。 PI将与达特茅斯学院的数字艺术领导力和创新实验室的本科生动画师合作,生产高质量的动画,以提高太空等离子体物理学的意识和可访问性到下一代STEM劳动力。一个新的理论框架,包括超偏见效应,不对称,后压和压力各向异性,将用于测试新观察到的磁重新连接类型。其中包括首先在弓冲击的磁石和磁尾捕获的无碰撞湍流重新连接的磁石中首次发现的仅电子重新连接。该项目将使用电池中的粒子代码VPIC,并辅以磁性水动力(MHD)代码雅典娜/雅典娜++和Hall-MHD代码F3D到(1)(1)解释和预测观察到的电子重新连接的快速速度,并通过(2)通过(2)通过无碰撞的指定来解释并预测了对碰撞的依据的快速率。基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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