Collisionless shocks occur in various fields of physics. In the context of space and astrophysics they have been investigated for many decades. However, a thorough understanding of shock formation and particle acceleration is still missing. Collisionless shocks can be distinguished into electromagnetic and electrostatic shocks. Electromagnetic shocks are of importance mainly in astrophysical environments and they are mediated by the Weibel or filamentation instability. In such shocks, charged particles gain energy by diffusive shock acceleration. Electrostatic shocks are characterized by a strong electrostatic field, which leads to electron trapping. Ions are accelerated by reflection from the electrostatic potential. Shock formation and particle acceleration will be discussed in theory and simulations.
無衝突衝撃波は、様々な物理学の分野で発生する。宇宙物理学の文脈では、数十年にわたって研究されてきた。しかし、衝撃波の形成と粒子加速に関する完全な理解は、依然として得られていない。無衝突衝撃波は、電磁衝撃波と静電衝撃波に分類できる。電磁衝撃波は主に宇宙環境において重要であり、ワイベル不安定性またはフィラメント化不安定性によって媒介される。そのような衝撃波では、荷電粒子は拡散衝撃波加速によってエネルギーを得る。静電衝撃波は、強い静電場によって特徴づけられ、それが電子の捕捉をもたらす。イオンは静電ポテンシャルからの反射によって加速される。衝撃波の形成と粒子加速について、理論とシミュレーションの両方で議論する。