An energy- and charge-conserving, nonlinearly implicit, electromagnetic 1D-3V Vlasov-Darwin particle-in-cell algorithm
最近的原理证明研究提出了一维中的非线性静电隐式粒子单元（PIC）算法（Chen，Chacon，Barnes，J. Comput. Phys.230（2011）7018）。该算法采用动力学受控的无雅可比牛顿-克雷洛夫（JFNK）方法，并保存能量和电荷的数值舍入。在这项研究中，我们将该方法推广到一维电磁模拟中，使用麦克斯韦方程组的达尔文近似，通过排序光波来避免辐射混叠噪声问题。一个隐式的，轨道平均的时间-空间为中心的有限差分格式适用于1D达尔文场方程（在潜在的形式）和1D-3V粒子轨道方程，以产生一个离散的系统，保持完全电荷和能量守恒。此外，通过隐式达尔文方程，通过磁场的适当散射规则，在任何可忽略的方向上每个粒子的正则动量的精确守恒被强制执行。几个一维数值实验证明了算法的精度和守恒性。
2013-10-07 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Electromagnetic turbulence suppression by energetic particle driven modes
近年来，在大量的磁约束实验和相应的回旋动力学模拟中，已经报道了高能粒子存在下等离子体湍流的强烈减少。虽然与燃烧等离子体的性能预测高度相关，但到目前为止，对这种主要非线性效应的解释仍然难以捉摸。一个彻底的分析发现，线性边缘稳定的高能粒子驱动模式被激发非线性，消耗湍流的能量含量，并作为一个额外的催化剂的能量转移到带状模式（占主导地位的湍流饱和通道）。相应的签名被发现在一些不同的JET和ASDEX升级放电与减少运输水平归因于高能离子效应的模拟。
2018-12-10 physics.plasm-ph
On Novel Mechanism of a Pump Electromagnetic Wave Absolute Two-Plasmon Parametric Decay Instability Excitation in Tokamak ECRH Experiments
讨论了泵浦非寻常（X）波激发绝对双等离子体参数衰减不稳定性（TPDI）的新机制。结果表明，在垂直于等离子体不均匀性方向的平面内，在非单调密度分布和有限尺寸泵浦光的存在下，上杂化（UH）等离子体激元可以被三维捕获。这导致激发的绝对TPDI的泵X波，这体现在时间指数增长的被困的子UH波的振幅，也许是最危险的不稳定性毫米波，广泛利用现在的托卡马克和仿星器的局部等离子体加热和电流驱动，并考虑在ITER中的应用。
2016-03-07 physics.plasm-ph
Energy principle for 2D electromagnetic, relativistic, interpenetrating, counter streaming plasma flows
相对论性电子束在等离子体中传播时，在系统中感应出一个返回电流。这种逆流的正向和返回电流的系统容易受到许多不稳定性的影响，其中韦伯仍然是使系统不稳定的主要模式。韦伯不稳定性已被广泛研究，在模拟，实验，以及，分析使用流体和动力学处理。一个纯粹的增长模式，如韦伯不稳定性也可以理解，通过使用守恒定理和能量原理分析。已经使用能量原理分析研究了光束等离子体系统中的静电不稳定性（与Weibel不稳定性类似的双流不稳定性）[Lashmore-Davies 2007]。本文对束流等离子体系统中二维韦伯不稳定性的守恒定理进行了详细的解析描述。
2017-07-10 physics.plasm-ph
Secondary instability of electromagnetic ion-temperature-gradient modes for zonal flow generation
本文推导了考虑有限$β$电磁效应的环形离子温度梯度（ITG）模式产生纬向流的解析模型。推导是基于离子和电子的流体模型，并考虑到线性和非线性$β$的影响。针对典型的托卡马克等离子体参数，研究了有限等离子体$β$对带状流增长率（$γ_{ZF}$）标度的影响。结果表明，在获得$γ_{ZF}/γ_{ITG}>>1$的地方，接近边缘稳定的纬向流是重要的。在该区域中，参数$γ_{ZF}/γ_{ITG}$随$β$增加，表明ITG湍流和相关传输随$β$以比纯线性或准线性分析所预期的更快的速率减少。
2011-08-08 physics.plasm-ph
Quantum Weibel Instability
本文分析了Wigner-Maxwell模型描述的量子等离子体的韦伯不稳定性。对于适当的电磁势，Wigner-Maxwell系统被线性化，得到横向电磁波的一般色散关系。对于具有温度各向异性的双高斯平衡，导出的色散关系推广了经典的韦伯不稳定性方程。更详细的分析结果得到极端温度各向异性的情况下，并为三维水囊分布。在所有情况下，量子效应倾向于削弱或抑制不稳定性。应用程序进行了讨论，如白矮星和中子星，以及隧道电离等离子体与可控的垂直等离子体温度的致密天体物理对象。
2007-11-06 physics.plasm-ph
Observation of electromagnetic filamentary structures produced by the Weibel instability in laser-driven plasmas
本文介绍了用中等强度的$\sim 2 \times 10^{14}$ W/cm $^2$，$\sim1$ ns激光产生的膨胀高能量密度（HED）等离子体中电子尺度结构的实验观察。观察到的结构具有与电子驱动的韦伯不稳定性一致的波长（$\sim 150-220 μm$）和生长速率（$\sim 0.4-1.0$ ns $^{-1}$），其中电子分布的各向异性小，即$A\sim 0.002$。这种不稳定性被认为是一个更好的匹配所观察到的现象比其他典型的场产生机制中发现的HED等离子体，包括逆流离子韦伯和磁热不稳定性。这些观察实验表明，第一次，电子韦伯不稳定性必须被认为是与其他磁场的产生和放大机制，在扩大烧蚀等离子体，这是无处不在的HED研究。它们还提供了物理学的洞察力，在大规模天体物理等离子体中产生磁场。此外，磁功率谱的检查表明，在低于电子拉莫尔半径的尺度上，可能与分析陀螺动力学预测$|B_k|^2\propto k^{-16/3}$匹配。
2022-09-06 physics.plasm-ph
Kinetic whistler instability in a mirror-confined plasma of a continuous ECR ion source
本文研究了在GISMO装置上，在镜面磁阱中连续ECR放电的稠密等离子体中的动力学不稳定性。我们实验定义不稳定的制度和相应的等离子体参数，在那里观察到的电磁发射的激发，伴随着从磁阱的高能电子的沉淀。沉淀电子能量分布和等离子体电磁发射光谱的综合实验研究，连同回旋不稳定性增量的理论估计证明，在实验条件下，所观察到的不稳定性与哨声模式波的激发有关，哨声模式波是从磁阱中损失高能电子的驱动器。本研究的结果对于GISMO ECRIS装置的进一步发展和改进其作为离子源的参数具有重要意义。此外，等离子体动力学不稳定性的研究是根本的兴趣，并提供了实验工具，同时研究等离子体的电磁活动和相应的变化，在共振电子能量分布。
2023-01-11 physics.plasm-ph
Classical and quantum kinetics of the Zakharov system
导出了量子朗缪尔波与量子离子声波非线性相互作用的动力学理论。该公式允许对Zakharov系统的量子修正进行统计分析。给出了背景随机相位对调制不稳定性的影响。在相干情况下，量子修正的效果是降低生长速率。此外，在经典极限下，由于部分相干性的存在，色散曲线会出现分叉。然而，部分相干性和量子校正的组合效应可能会导致调制不稳定性增长率的增加，与经典的情况相比。这一结果在稠密天体物理等离子体和实验室激光等离子体系统中可能具有重要意义。
2005-07-15 physics.plasm-ph
Nonlinear propagation of broadband intense electromagnetic waves in an electron-positron plasma
提出了描述强电磁脉冲在正负电子等离子体中非线性演化的动力学方程。分析了相对论强部分相干脉冲的调制不稳定性，发现调制不稳定性受到脉冲谱宽的抑制。对一维动力学光子方程进行了数值研究。计算机模拟揭示了局域宽带脉冲的Fermi-Pasta-Ulam类复现现象。这一结果对于理解宽带强电磁脉冲在激光等离子体系统中e-p等离子体中的非线性传播以及天体物理等离子体环境中的作用具有重要意义。
2006-07-19 physics.plasm-ph
Nonlinear symmetry breaking in electron temperature gradient driven turbulence
非线性对称性破缺可能发生在具有两个或多个状态的系统中，其线性动力学表现出某些对称性，其中一个是非线性的。我们已经确定了一个制度的电子温度梯度（ETG）不稳定性的托卡马克等离子体与圆形同心通量表面，有其最大的增长率在一个有限的气球角，建立一个对称性，非线性打破有利于一个符号的气球角。这是第一个例子的非线性对称性破缺的漂移不稳定性的模拟在没有外部施加的流动剪切或不对称的等离子体柱。
2020-05-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Three-Dimensional Shear-Flow Instability Saturation via Stable Modes
该研究揭示三维剪切流不稳定性通过稳定模态饱和，逆能量传递比二维更高效，抑制级联和耗散，凸显三维湍流的独特性。
2023-10-17 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Electromagnetic ion cyclotron instability stimulated by the suprathermal ions in space plasmas: A quasi-linear approach
在贫碰撞空间等离子体中，垂直于背景磁场方向上具有过剩动能或温度的质子会激发电磁离子回旋（EMIC）不稳定性。这种不稳定性预计是高度敏感的超热质子，这提高了所观察到的速度分布的高能量的尾巴，以及再现的（双）卡帕分布函数。在本文中，我们提出了一个改进的准线性（QL）方法的结果，能够描述超热质子的EMIC不稳定性的扩展时间演化的影响。结果表明，超温流对EMIC不稳定性有系统的刺激作用，不仅使不稳定波数的增长率和范围增大，而且使饱和时的磁涨落能量密度增大.实际上，各向异性温度的弛豫也变得更有效，即，在时间上更快，更接近于各向同性。
2020-12-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Nonlinear Coupling of Electromagnetic and Spin-Electron-Acoustic Waves in Spin-polarized Degenerate Relativistic Astrophysical Plasma
研究有限振幅电磁波在部分自旋极化简并等离子体中传播引发的不稳定性，发现其源于电磁波与纵向自旋电子声波的相互作用，且不稳定性随自旋极化增强而增加。
2022-02-23 astro-ph.HE physics.plasm-ph
On the Filamentation Instability in Degenerate Relativistic Plasmas
利用动量方程、连续性方程和麦克斯韦方程组研究了强简并欠密等离子体中电磁（EM）束的偏转不稳定性。结果表明，无论是弱相对论简并等离子体还是强相对论简并等离子体，以及任意强振幅的电磁光束，都存在不稳定性。
2018-12-27 physics.plasm-ph
Electron current drive by fusion-product-excited lower hybrid drift instability
我们提出的第一性原理模拟的直接碰撞耦合的自由能的聚变出生的离子到电子流在磁约束聚变等离子体。这些模拟首次展示了托卡马克实验中某些“阿尔法通道”方案的关键组成部分。采用完全自洽的电磁场1D3V粒子模拟程序，模拟了3MeV质子在10keV热氘电子等离子体中的平行漂移环束分布。集体不稳定性在较低的混合频率范围内引起电磁场活动。这些自发激发的倾斜传播波在共振电子上经历朗道阻尼，在电子平行速度分布中绘制出不对称的尾部，其携带电流。
2010-09-06 physics.plasm-ph
Electromagnetic turbulence driven by the mixed mode instability
在继续以前的工作，数值结果，关于相对论逆流等离子体。在这里，相对论混合模式不稳定性的演变，通过和超越，线性饱和-以及进入非线性制度。除了证实早期的研究结果，即波功率最初在混合模式分支上达到峰值外，还观察到，在后期演化过程中，波功率被转移到其他波数。有人认为，在波数空间的各向同性的功率可能是弱湍流的后果。此外，观察到的理想弱湍流极限的一些修改。发展几乎各向同性的主要是静电-部分电磁-湍流光谱具有相关性时，考虑等离子体的光谱发射特征，即韧致辐射，分别磁韧致辐射（同步辐射和抖动辐射）从相对论冲击天体物理射流和冲击从伽马射线暴和活动星系核。
2008-08-29 astro-ph physics.plasm-ph
An Obliquely Propagating Electromagnetic Drift Instability in the Lower Hybrid Frequency Range
采用局域双流体理论，我们研究了由交叉场电流或电子和离子之间的相对漂移驱动的低混合频率范围内的斜传播电磁不稳定性。该理论自洽地考虑了局部交叉场电流和伴随的压力梯度。研究发现，当相对漂移较大时，不稳定性是由运动电子系中向后传播的哨声（快）波与离子系中向前传播的声波（慢）波之间的反应耦合引起的。我们考虑的不稳定波斜向传播的未扰动磁场，并具有混合极化与显着的电磁分量。不稳定性的物理图像出现在局部近似的大波数特性的限制。主要的正反馈机制是基于通过诱导的洛伦兹力压缩电子流体来增强初始电子密度扰动。所得波与实验室等离子体中重联电流片中测得的电磁涨落定性一致。
2006-11-14 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
On the Numerical Dispersion of Electromagnetic Particle-In-Cell Code : Finite Grid Instability
粒子模拟方法（PIC）广泛应用于相对论粒子束和激光等离子体的模拟。然而，PIC方法表现出数值不稳定性，可以使非物理模拟结果，甚至破坏模拟。对于电磁相对论束流和等离子体模拟，最相关的数值不稳定性是有限网格不稳定性和数值切伦科夫不稳定性。我们回顾了电磁PIC算法的数值色散关系，分析了这些不稳定性的来源。我们严格推导了PIC算法的忠实的三维数值色散，然后专注于Yee FDTD方案。特别是，我们占PIC算法更新和采样的字段和分布函数的方式。时间和空间的相位因子求解麦克斯韦方程组的Yee网格与蛙跳计划也明确占。数值解的类静电模式的一维色散关系的冷漂移等离子体的参数的利益。在随后的分析中，我们调查如何有限网格不稳定性产生的相互作用的数值一维模式承认在系统和他们的别名。最重要的相互作用是由于关键的色散关系中的运营商的正确表示。我们得到一个简单的解析表达式的峰值增长率由于这种相互作用。
2014-07-20 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Kinetic theory of electromagnetic ion waves in relativistic plasmas
本文导出了相对论冷等离子体中电磁离子波的动力学理论。宽带电磁离子波的动力学方程耦合到缓慢的密度响应，通过有质动力驱动的声学方程，如在电磁场振幅的线性项。调制不稳定性的增长率推导出一个任意频谱的波。单色和随机相位的情况下进行了研究。
2006-08-12 physics.plasm-ph
Counter-Streaming Beams in Collisionless Pair Plasma Instability Systems I: Evolution and Parameterization of the Weibel Instability
本文利用粒子模拟的谱分析和物理场演化，研究了Weibel不稳定性在不同初始反向流束参数下的演化过程，观察到次级不稳定性、电磁波激发及丝状合并现象。
2025-07-15 physics.plasm-ph
Elementary model of internal electromagnetic pinch-type instability
本文用数值方法分析了由固体壁围成的、带有均匀电流的无粘导电液体的半无限平板层中的夹持型不稳定性。我们的模型尽可能简单，但仍然捕捉到了不稳定性的显著特征，否则可能会被更全面的数值模型和实验室实验的技术细节所掩盖。首先，我们表明，在液体金属，这是相对较差的导体的不稳定性，显着不同的天体物理学相关的泰勒不稳定性。在液态金属中，不稳定性在磁响应时间尺度上发展，这取决于电导率，并且比Alfvén时间尺度长得多，在Alfvén时间尺度上，泰勒不稳定性在良好导电的流体中发展。其次，我们证明了这种不稳定性是由磁场曲率引起的边缘效应，其增长率由线电流密度决定，与系统尺寸无关。我们的研究结果表明，这种不稳定性可能会影响未来的液态金属电池，当它们的尺寸达到几米时。
2017-02-16 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The gyrokinetic field invariant and electromagnetic temperature-gradient instabilities in `good-curvature' plasmas
本研究通过回旋动理学场不变量解释了曲率驱动不稳定性的局域特性，证明良曲率区不稳定模式必为电磁性，提出新型磁漂移模式并探讨其在高β聚变等离子体中的意义。
2025-01-20 physics.plasm-ph
Gyrokinetic global simulation of Alfvenic ion temperature gradient mode in reversed magnetic shear
Max Planck Institute for Plasma Physics（马普等离子体物理研究所）；Institute for Fusion Theory and Simulation, Zhejiang University（浙江大学聚变理论与模拟研究所）
使用陀动理学粒子-网格模拟系统研究了反向磁剪切磁约束聚变等离子体中由温度梯度驱动的电磁不稳定性，识别出一种弱剪切阿尔芬离子温度梯度模（WSAITG），并发现其由通行粒子共振驱动。
2026-05-29 physics.plasm-ph
Electromagnetic ion-cyclotron instability in a dusty plasma with product-bi-kappa distributions for the plasma particles
研究了尘埃等离子体中平行传播的离子回旋波的色散关系，考虑了等离子体粒子沿垂直方向的速度色散大于沿平行方向的速度色散的情况，并考虑了等离子体粒子采用乘积双κ（PBK）速度分布的情况.数值求解色散关系得到的结果表明，在电子具有各向同性麦克斯韦分布，离子具有PBK分布的情况下，电磁离子回旋不稳定性（EMIC）的发生，并表明PBK离子分布的kappa指数的减小导致增长率的大小和不稳定性发生的波数范围的显著增加.另一方面，对于离子的各向异性麦克斯韦分布和电子的PBK分布，PBK电子分布中的kappa指数的减小有助于降低EMIC不稳定性的增长率，但降低效果不如具有相同$κ$指数的离子PBK分布所获得的增加明显。得到的结果还表明，作为一般规则，尘埃人口的存在有助于减少增长率和范围的大小的不稳定性，但在小kappa指数的PBK离子分布的情况下，不稳定性可能会继续发生的尘埃人口，这将完全消除双麦克斯韦离子分布的情况下的不稳定性。还可以看出，对于等效的有效温度值，由于离子PBK分布中的kappa指数引起的各向异性在产生EMIC不稳定性方面不如垂直和平行离子温度的比率有效。
2016-12-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Quantum kinetic theory of the filamentation instability
从规范不变的Wigner-Maxwell系统出发，重新导出了多组分等离子体的量子电磁介电张量，并给出了与经典形式非常相似的形式。由此产生的表达式，然后应用到量子动力学理论的电磁双折射不稳定性。与包含玻姆压力项的量子流体理论和冷经典等离子体结果进行了比较。导出了截止波矢、最大增长率和最不稳定波矢的解析表达式。
2011-05-10 physics.plasm-ph quant-ph
Electromagnetic emission from plasma with counter-streaming electron beams in the regime of oblique instability dominance
本研究通过粒子模拟探讨反向传播电子束注入等离子体产生电磁辐射的问题，发现激发小尺度斜等离子体振荡可实现高束辐射转换效率，辐射产生于等离子体频率二次谐波附近，且效率与光谱不依赖束厚度，系统参数可由精确线性理论确定。
2023-08-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Effects of suprathermal electrons on the proton temperature anisotropy in space plasmas: Electromagnetic ion-cyclotron instability
例如，在来自太空的缺乏碰撞的等离子体中，在太阳风和行星磁层中，等离子体粒子的动力学各向异性预计将受到动力学不稳定性的调节。在垂直于磁场$(~T_\perp >T_\parallel)$方向的离子（质子）温度的驱动下，电磁离子回旋（EMIC）不稳定性足够快，可以抑制质子的各向异性，但观测结果与双麦克斯韦等离子体粒子模型的标准理论所预言的不稳定性阈值不符。本文提出了一个扩展的调查EMIC不稳定性的存在下，超热电子是无处不在的，在这些环境中。该分析是基于动力学（弗拉索夫-麦克斯韦）理论，假设这两个物种，质子和电子，可能是各向异性的，和EMIC不稳定的解决方案的数值推导提供一个准确的描述通常遇到的条件下，在空间等离子体。超热布居的效应是由电子的各向异性和电子与质子之间的温度差触发的。在一定条件下，各向异性阈值超过了在太阳风中测得的质子各向异性的极限，大大抑制了EMIC模的不稳定区域。
2016-05-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Electrostatic and electromagnetic instabilities associated with electrostatic shocks: two-dimensional particle-in-cell simulation
本文采用二维电磁粒子模拟方法研究了相对高速（~3000 km/s^-1）等离子体流中的静电无碰撞激波，以及激波周围可能产生的静电和电磁不稳定性对激波动力学的影响。结果表明，静电离子-离子不稳定性可以发展在前面的冲击，在那里的等离子体是在逆流条件下，具有高度倾斜的波矢，如前所述。由静电离子-离子不稳定性产生的静电势斜向激波表面传播，变得与激波势相当，最终激波结构被破坏。结果还表明，在激波前，束-韦伯不稳定性也逐渐增强，从而表明束-韦伯不稳定性产生的磁场在激波的长期演化中起重要作用，并且在静电激波消失后很长时间内，韦伯介导的激波才形成。还观察到，二次静电冲击形成在初级静电冲击前面的反射离子中。
2010-03-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Stimulated Raman and Brillouin backscattering of collimated beams carrying orbital angular momentum
本文从理论上研究了等离子体中受激喇曼散射和布里渊散射过程引起的电磁波和静电波之间的角动量交换。首次引入了等离子体和声子场的角动量态。我们证明了这些态可以通过与散射过程相关的非线性波混频激发。这可能与实验室和太空中的等离子体诊断有关。导出了非线性耦合傍轴方程和不稳定增长率。
2009-04-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
TRIMEG-GKX: an electromagnetic gyrokinetic particle code with a Piecewise Field-Aligned Finite Element Method for Micro- and Macro-Instability Studies in Tokamak Core Plasmas
本文介绍了TRIMEG-GKX电磁回旋动理学粒子代码，其采用面向对象编程、无滤波器处理和高阶分段场对齐有限元方法，通过粒子分解和域克隆并行化，成功应用于托卡马克核心等离子体微观和宏观不稳定性研究。
2025-04-30 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Zonal flow generation by modulational instability
本文对分别用长谷川-三马（HM）方程或准地转正压位涡方程描述的等离子体漂移波或Rossby波的非线性相互作用激发纬向流的包络形式作了教学性的评述。在等离子体的情况下，HM方程的修改形式，它考虑到抑制的磁表面平均的电子密度响应的少量的旋转变换，也进行了分析。在修正的HM情况下，调制的波列对纬向平均流的激励特别强。对相干波列的局部频散关系进行了线性化处理，并通过插入非线性激发的平均流来求出非线性频移。使用一般的非线性薛定谔方程的均匀载波，小调制的波列的不稳定性的标准，是最大的增长率和相速度的调制和带状流，在修改和未修改的情况下。
2006-10-04 physics.ao-ph physics.plasm-ph
Numerical instability due to relativistic plasma drift in EM-PIC simulations
采用理论和计算机模拟相结合的方法，研究了在电磁粒子模拟中观察到的等离子体以相对论速度漂移的数值不稳定性。本文导出了以相对论速度漂移的冷等离子体的数值色散关系，发现漂移等离子体的束模与系统中的电磁模之间的耦合导致了不稳定性。通过求解相应的数值色散关系，探讨了各种模拟装置和麦克斯韦方程求解器在傅立叶空间中的不稳定性的特征模式。此外，基于这些特征模式，我们推导出的不稳定性增长率的渐近表达式。该渐近表达式大大加快了不稳定增长率的计算速度，并使最小增长率的参数扫描在全三维情况下也是可行的。将计算结果与仿真结果进行了比较，发现两者吻合较好，这些结果可以作为指导，以发展可能的途径，以减轻不稳定性。我们检查使用的光谱求解器，并表明，这样的求解器结合低通滤波器的截止值为$|\vec{k}|$基本上消除了不稳定性，同时不修改物理感兴趣的模式。频谱求解器的使用还为最低布里渊区中的电磁模式提供了最小的误差。
2012-11-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Exactly energy-conserving electromagnetic Particle-in-Cell method in curvilinear coordinates
本文提出一种适用于任意曲线坐标的精确能量守恒粒子云网格方法，通过引入度量张量、雅可比矩阵、逆变算子和全隐式求解器，在多个标准等离子体测试算例中验证了其能重现理论结果并将能量守恒到机器精度。
2023-10-27 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Unstable electromagnetic modes in strongly magnetized plasmas
确定了强磁化等离子体中可能不稳定的电磁模。该制度的不稳定性可能会脱颖而出相比，非相干电子回旋辐射进行了探讨。这些模式与惯性约束聚变和伽马射线暴有关。
2012-11-03 astro-ph.HE physics.optics physics.plasm-ph
Dissipative Instability of Magnetohydrodynamic Sausage Waves in a Compressional Cylindrical Plasma: Effect of Flow Shear and Viscosity Shear
研究剪切流和黏性对压缩圆柱等离子体中MHD腊肠波耗散不稳定性（DI）的影响，推导了慢腊肠模式的解析色散关系，发现慢表面模式增长率与轴向波数和流剪切成正比，而慢体模式在特定波数处达峰值。
2023-09-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Vlasov-Maxwell, self-consistent electromagnetic wave emission simulations in the solar corona
1.5D Vlasov-Maxwell模拟首次在太阳物理学背景下采用完全自洽的等离子体动力学模型来模拟电磁辐射的产生。模拟模拟等离子体发射机制和拉莫尔漂移不稳定的等离子体线程，连接太阳到地球的空间尺度压缩适当。研究了空间密度梯度对电磁辐射产生的影响。结果表明，具有横向于密度梯度的均匀背景磁场的1.5维非均匀等离子体是非周期不稳定的Larmor漂移不稳定性。后者导致在等离子体频率下产生电磁发射的新效果。当密度梯度被去除时（即当等离子体变得稳定到拉莫尔漂移不稳定性时），并且在垂直于磁场的方向上沿着域注入$low$密度、超热、热束时，等离子体发射机制产生非逃逸朗缪尔型振荡，其又产生逃逸电磁辐射。发现在注入光束的空间位置，激发出以等离子体频率振荡的驻波。这些可以用来解释在某些动力学谱中观察到的水平条带。准线性理论预测：（i）电子自由流动和（ii）束长弛豫时间，符合解析表达式，证实通过直接，全动力学模拟。最后，通过考虑$dense$电子束在Larmor漂移不稳定（非均匀）等离子体中的作用，研究了Larmor漂移不稳定性与等离子体发射机制的相互影响。http://www.maths.qmul.ac.uk/~tsiklauri/movie1.mpg http://www.maths.qmul.ac.uk/~tsiklauri/movie2.mpg * http://www.maths.qmul.…
2010-10-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonlinear electromagnetic-wave interactions in pair plasma: (I) Non-relativistic regime
本文是数值研究电磁波与等离子体非线性相互作用的系列文章中的第一篇。我们开始与非磁化对等离子体，其中的主要过程是诱导（康普顿）散射和双折射不稳定性。在本文中，我们考虑波的电子振荡是非相对论性的。在这里，数值结果可以与分析理论相比较，从而促进适当的数值工具和框架的开发。我们提取的分析理论，调和等离子体和辐射转移图片诱导散射和详细的调制/调制不稳定性的动力学理论的发展。我们进行均匀的数值模拟，使用粒子在细胞的代码EPOCH和Tristan-MP，单色波和波包。我们表明，这两个过程的模拟与理论预测是一致的，为分析高度非线性制度的阶段。
2021-11-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Kinetic Simulations of the Filamentation Instability in Pair Plasmas
本研究通过全动力学PIC模拟揭示非磁化成对等离子体中丝状不稳定性形成密度丝及波导式传播的机制，并估算并合时间尺度及其对FRB观测的影响。
2023-04-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Oblique instability and electron acceleration in relativistic unmagnetized cloud-plasma interaction
采用线性分析和粒子模拟方法研究了相对论非磁化云-等离子体相互作用。本课程由注入静止环境等离子体的电子离子云组成，长期以来一直是实验室和空间等离子体中最受欢迎的主题。倾斜电磁不稳定性占主导地位的不稳定频谱。在与产生的电磁场的相互作用中，云电子与周围的电子完全混合，形成热电子群。云离子的速度，然而，并没有改变显着的初始体速度。当该离子云传播到等离子体中时，它产生一个静电场，该静电场可以将电子加速到电子和离子之间的能量均分。静电场以消耗离子的动能为代价被放大，并且其空间尺度是电子趋肤深度的数量级。因此，在这样的静电场中的电子加速是非磁化等离子体中电子预加速的可能过程。
2018-11-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonlinear photon-plasma interaction and the black hole superradiant instability
本文研究吸积黑洞附近等离子体对电磁场的非线性作用，发现等离子体吹出效应导致能量泄漏，从而抑制超辐射不稳定性，即使在最乐观情况下也显著降低其效率。
2023-12-28 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
BO 2.0: Plasma Wave and Instability Analysis with Enhanced Polarization Calculations
除了波矢量$\bm k$和复频率$ω$之间的关系之外，波偏振对于表征等离子体波的性质是有用的。电磁场的偏振态$δ\bm E$和$δ\bm B$在等离子体物理研究中有着广泛的应用。在这里，我们推导出方程的密度和速度扰动，$δn_s$和$δ{\bm v}_s$，分别在电磁动力学等离子体色散关系中的每个物种，通过使用它们的关系到物种电流密度扰动$δ{\bm J}_s$。然后，我们比较结果与另一种常用的等离子体色散代码（WHAMP）和与多流体等离子体色散关系。我们还总结了一些有用的极化量，如磁椭圆率，磁椭圆长轴的取向，各种场能和动能的比值，组分压缩性，平行相比，阿尔文比等，这对等离子体物理研究，特别是空间等离子体研究是有用的。这项工作是BO电磁色散代码[H. S. Xie，Comput. Phys.Comm.244（2019）343-371]，以增强其极化计算并包括求解电磁磁化多流体等离子体色散关系的能力。
2021-03-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Electromagnetic Proton Beam Instabilities in the Inner Heliosphere: Energy Transfer Rate, Radial Distribution, and Effective Excitation
在太阳风中经常观察到不同离子种类之间的差异流动，这种离子差异流动可以提供驱动Alfvén/离子回旋和快磁声/哨声不稳定性的自由能。以前的工作主要集中在离子束不稳定性下的参数代表的太阳风附近1 au。本文利用内日球层磁场和等离子体参数的径向模型进一步研究了质子束流的不稳定性。我们探讨了一个全面的分布质子束不稳定性的日心距离和束速的函数。我们还对不稳定波和粒子之间的能量转移进行了详细的分析，并量化了质子束的自由能流入不稳定波和其他种类的粒子物种（即，质子核、α粒子和电子）。这项工作澄清了平行和垂直电场都是负责激发斜阿尔文/离子回旋和斜快磁声/哨声不稳定性。此外，这项工作提出了一个有效的增长长度来估计是否有效地激发不稳定性或没有。结果表明，质子束在太阳大气中以600-1300 km/s $\sim$的速度漂移，可以有效地驱动斜向Alfvén/离子回旋不稳定性、斜向快磁声/哨声不稳定性和斜向Alfvén/离子束不稳定性.特别是，在太阳大气中驱动的倾斜阿尔文/离子回旋波可以在其中显着阻尼，导致太阳日冕加热。这些结果有助于了解质子束流在日光层内的动力学，并可以通过现场卫星测量进行验证。
2021-10-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Dispersion and thermal effects on electromagnetic instabilities in the precursor of relativistic shocks
费米加速可以有效地发展在相对论性无碰撞冲击波提供上游（未受冲击）等离子体是弱磁化。在低磁化下，冲击前兆的大尺寸确实为电磁微不稳定性的增长提供了足够的时间，并且这种微不稳定性产生小尺度湍流，这又提供了所需的散射。本论文扩展了我们以前的分析，这些微观不稳定性的发展，占有限的角度分散束的反射和加速粒子，并占预期的加热的上游电子在冲击前兆。我们发现，只要上游等离子体的电子保持冷态，斜向双流不稳定性可以在激波洛伦兹因子gamma_{sh} ~10的范围内工作，而在此范围内，偏转不稳定性被强烈抑制;然而，当电子被加热到相对论温度时，情况变得相反，双流不稳定性被抑制，而双折射模式变得有效，即使在冲击洛伦兹因子的中等值下。这些不稳定性的峰值波长从惯性电子尺度向质子惯性尺度迁移，因为背景电子在冲击前兆的交叉过程中逐渐被加热。我们还讨论了冲击上游电流驱动的不稳定性的作用。特别是，我们表明，返回/加速粒子通过其在背景磁场中的旋转产生横向电流。我们发现，在背景等离子体中的补偿电流可以导致布尼曼不稳定性，提供了一个有效的电子加热源。[摘要]
2011-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
