Chiral Instabilities and the Onset of Chiral Turbulence in QED Plasmas
Publiceringsår
2020
Upphovspersoner
Mace, Mark; Mueller, Niklas; Schlichting, Soeren; Sharma, Sayantan
Abstrakt
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.
Visa merOrganisationer och upphovspersoner
Jyväskylä universitet
Mace Mark
Publikationstyp
Publikationsform
Artikel
Moderpublikationens typ
Tidning
Artikelstyp
En originalartikel
Målgrupp
VetenskapligKollegialt utvärderad
Kollegialt utvärderadUKM:s publikationstyp
A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskriftPublikationskanalens uppgifter
Journal
Förläggare
Volym
124
Nummer
19
Artikelnummer
191604
ISSN
Publikationsforum
Publikationsforumsnivå
3
Öppen tillgång
Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst
Ja
Öppen tillgång till publikationskanalen
Delvis öppen publikationskanal
Parallellsparad
Ja
Övriga uppgifter
Vetenskapsområden
Fysik
Nyckelord
[object Object],[object Object],[object Object]
Publiceringsland
Förenta staterna (USA)
Förlagets internationalitet
Internationell
Språk
engelska
Internationell sampublikation
Ja
Sampublikation med ett företag
Nej
DOI
10.1103/PhysRevLett.124.191604
Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling
Ja