Chiral Instabilities and the Onset of Chiral Turbulence in QED Plasmas
Julkaisuvuosi
2020
Tekijät
Mace, Mark; Mueller, Niklas; Schlichting, Soeren; Sharma, Sayantan
Tiivistelmä
We present a first principles study of chiral plasma instabilities and the onset of chiral turbulence in QED plasmas with strong gauge matter interaction (e2Nf=64), far from equilibrium. By performing classical-statistical lattice simulations of the microscopic theory, we show that the generation of strong helical magnetic fields from a helicity imbalance in the fermion sector proceeds via three distinct phases. During the initial linear instability regime the helicity imbalance of the fermion sector causes an exponential growth (damping) of magnetic field modes with right- (left-) handed polarization, for which we extract the characteristic growth (damping) rates. Secondary growth of unstable modes accelerates the helicity transfer from fermions to gauge fields and ultimately leads to the emergence of a self-similar scaling regime characteristic of a decaying turbulence, where magnetic helicity is efficiently transferred to macroscopic length scales. Within this turbulent regime, the evolution of magnetic helicity spectrum can be described by an infrared power spectrum with spectral exponent κ=10.2±0.5 and dynamical scaling exponents α=1.14±0.50 and β=0.37±0.13.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Jyväskylän yliopisto
Mace Mark
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti
Kustantaja
Volyymi
124
Numero
19
Artikkelinumero
191604
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
3
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Fysiikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Yhdysvallat (USA)
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1103/PhysRevLett.124.191604
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä