From Filamentation to Stratification: Instability Dynamics in Scissors-Shaped Relativistic Beam-Plasma System
本文提出剪刀形相对论束-等离子体构型，发现其不稳定性由丝化转变为分层模式，并被磁重联快速抑制，从而以几何方式实现被动不稳定性控制。
2025-07-06 physics.plasm-ph
Study of filamentation instability on the divergence of ultraintense laser-driven electrons
采用碰撞粒子模拟方法研究了超强激光脉冲与等离子体靶相互作用过程中相对论电子束的产生。在碰撞等离子体中，由于等离子体中的双折射不稳定性（FI），产生了横向尺度长度为几个局部等离子体趋肤深度的强磁场，与靶中RE电流的传播有关，从而导致RE发散比无碰撞情况下大大增强。这种效应随着激光强度和靶电荷状态的增加而增加，这表明在未来的快点火实验和激光驱动电子束的其他应用中，在适当的激光强度下使用低Z材料可能会改善RE发散。
2016-10-14 physics.plasm-ph
Spatial-temporal evolution of the current filamentation instability
通过推导出电流不稳定性的一个偏微分方程，得到了电流丝模式在时间和空间上的解析解，分析了电流不稳定性的时空演化.当束前总是遇到新鲜等离子体时，我们的分析表明，不稳定性从束前到束后在空间上增长到一定的临界束长，然后不稳定性获得一个纯粹的时间增长。这个临界光束长度随时间线性增加，在非相对论区域，它与光束速度成正比。在相对论范围内，临界长度与束流洛伦兹因子$γ_{0b}$的立方成反比。因此，在超相对论状态下，不稳定性立即在整个光束上获得纯粹的时间增长。分析结果与OSIRIS进行的多维粒子模拟结果吻合良好。目前的研究，最近和未来的实验火球光束的相关性也得到了解决。
2015-03-30 physics.plasm-ph
The filamentation of the laser beam as a labyrinth instability
当入射功率远高于双折射阈值时，来自高功率激光器的脉冲在横向平面中产生复杂的结构。它由随机曲折的条纹定义的连接区域的场强是高的，和，由扩散等离子体与散焦性能为主的互补区域。该模式类似于各种扩展的集群的集合。我们提供的证据表明，有一个相关性，这种抑制和{ \it迷宫}不稳定性的反应扩散系统。除了在两种情况下的空间组织的相似性，我们表明，描述这两个动力学过程的微分方程导致可以相互映射的效果。对于高功率激光束，在强自聚焦和空气电离区的非线性薛定谔方程导致了多重散射和团簇结构。在{ \it迷路}不稳定性的影响下，激活剂-抑制剂模型导致类似的模式。这种联系的起源必须在这样一个事实中找到，即光学湍流和激活剂-抑制剂动力学都具有同一系统两相之间竞争的性质。
2015-06-13 physics.plasm-ph
Conditions for the onset of the current filamentation instability in the laboratory
电流成丝不稳定性（CFI）能够产生与解释天体辐射过程相关的强磁场，并导致无碰撞冲击中粒子加速的开始。在实验室中探索这种极端情况仍然是一个开放的挑战。在这项工作中，我们调查的可能性，使用中性$e^{-}$ $e^{+}$光束探索CFI与现实的参数，通过执行二维粒子在细胞模拟。我们表明，CFI可以发生，除非在该光束扩展由于有限的束流发射度的速率大于CFI的增长率，只要竞争的静电双流不稳定性（TSI）的作用是可以忽略不计的。我们还表明，纵向能量传播，典型的等离子体加速电子-正电子火球束，在这些情况下的CFI的增长中起着次要的作用。
2017-09-29 physics.plasm-ph
Suppression of Stimulated Raman Scattering and Hot Electrons Generation due to Langmuir Decay Instability Cascade and Langmuir Collapse
首次用Vlasov模拟方法研究了具有朗缪尔衰变不稳定性和朗缪尔塌缩的后向受激喇曼散射。清晰地显示了LDI级联的衰变产物及其随时间的演化，它与朗缪尔塌缩同时发生。通过LDI级联和朗缪尔塌缩，BSRS反射率将大大降低。在CH等离子体中，当$T_i/T_e=1/3$时，慢离子声波（IAW）的朗道阻尼低于H等离子体中的朗道阻尼。因此，可以通过控制等离子体种类和离子比例的方式，通过LDI级联进一步抑制BSRS。这些结果给出了抑制BSRS和超热电子产生的有效机制。
2016-12-05 physics.plasm-ph
Influence of non-linearity of medium on the laser induced filamentation instability in magnetized plasma
本文研究了介质非线性对强激光脉冲与磁化等离子体相互作用过程中磁化不稳定性增长率的影响。介质的非线性（克尔非线性）是决定不稳定性增长速率的重要因素。通过外加磁场和激光强度的变化，可以调节薄膜的取向生长速率对克尔非线性系数的敏感性。
2018-02-18 physics.optics physics.plasm-ph
Electric field generation by the electron beam filamentation instability: Filament size effects
对电子束的反向传播不稳定性（FI）进行了建模，在一个空间维度的粒子模拟和高统计等离子体表示。模拟方向与束流速度矢量正交。两束电子束在初始时具有相等的密度、温度和它们的非相对论性平均速度的模量。在这种情况下，FI是电磁的。先前对小灯丝的研究表明，磁压梯度力（MPGF）导致非线性驱动的静电场。热压力梯度对力平衡的贡献可能很小，这意味着静电场围绕背景电场进行无阻尼振荡。在这里，我们考虑较大的细丝，当它们饱和时达到更强的静电势。电子加热增强，形成静电电子相空间空穴。几个与大灯丝同时生长的小灯丝的竞争也扰乱了静电场和磁场之间的平衡。振荡被阻尼，但最终的电场振幅仍由MPGF确定。
2009-11-09 physics.plasm-ph
Filamentation instability in a quantum magnetized plasma
利用冷量子磁流体力学模型研究了非相对论电子束通过量子磁化等离子体时产生的偏转不稳定性。证明了当且仅当存在有限磁场时，量子效应可以完全抑制不稳定性。一个无量纲的参数被确定的措施的强度的量子效应。强量子效应允许比经典状态小得多的磁场来抑制不稳定性。
2008-01-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Preferential acceleration of positrons by a filamentation instability between an electron-proton beam and a pair plasma beam
用粒子模拟方法模拟了环境中电子-质子等离子体中电子和正电子的无碰撞喷流，发现正电子加速是以电子动能为代价的。喷流内的主要不稳定性是电子、质子和正电子之间的成丝不稳定性。在这项工作中，我们表明，一个平行不稳定性，一个最初未磁化的环境中的电子-质子等离子体之间的休息和一束对等离子体，通过它在非相对论速度移动，确实导致优先正电子加速。丝状体主要由与其电流矢量方向相同的粒子填充。正电子丝被电磁场与束电子丝分开。一些粒子可以穿过场边界进入另一种粒子的细丝。正电子丝可以通过收集周围等离子体的电子来中和它们的净电荷，而质子不能轻易地跟随束电子丝。正电子丝因此可以被压缩到比束电子丝更高的密度和温度。在不稳定性的指数增长阶段结束后发生的细丝合并导致束电子细丝的膨胀，这放大了它们产生的磁场并在该细丝中感应出电场。射束电子将其动能的相当大部分损失到电场。束流电子丝中的某些正电子被感应电场加速到几乎是其初始速度的两倍。模拟结果表明，在正电子丝中感应出较弱的电场，粒子在该丝中的速度几乎不变。
2020-11-01 physics.plasm-ph
Robustness of the filamentation instability for asymmetric plasma shells collision in arbitrarily oriented magnetic field
当两个逆流等离子体壳层重叠时触发的双折射不稳定性似乎是产生无碰撞激波的主要机制。长期以来人们已经知道，流动对准的磁场可以完全抑制这种不稳定性。在最近的一篇论文[PHYSICS OF PLASMAS 18，080706（2011）]中，在二维中证明了对于两个冷的、对称的、相对论性碰撞的壳的情况，如果场不完全对准，则不会发生这种抵消。在这里，这个结果被扩展到两个不对称壳的情况。因此，取向不稳定性似乎是一种越来越强大的产生冲击的机制。
2013-10-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Robustness of the filamentation instability as shock mediator in arbitrarily oriented magnetic field
定向不稳定性（有时也被称为“韦伯”）是许多天体物理场景中的关键过程。在伽马射线暴的火球模型中，这种不稳定性被认为是两个等离子体壳层碰撞形成无碰撞激波的媒介。长期以来人们已经知道，流动定向磁场可以完全消除这种不稳定性。我们在这里表明，在一般情况下，有一个角度之间的领域和流动，平行不稳定性永远不会稳定，无论磁场强度。该模型分析了两个对称逆流冷电子/质子等离子体壳层的稳定性。考虑了相对论效应，得到了各种精确的分析结果。这一结果保证了在满足冷近似的实际环境中不稳定性的发生。
2011-06-17 astro-ph.HE 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
Experimental observation and computational modeling of radial Weibel instability in high intensity laser-plasma interactions
当相对论强度的激光与固体密度靶表面相互作用时，超热电子流在穿过体靶的热布居时受到韦伯不稳定性的抑制。我们目前的时间分辨阴影的径向电离前沿膨胀和韦伯不稳定性的扩展内的一个薄的，亚微米，片发起的短脉冲，高强度激光照射。高的时间（100 fs）和空间（1 $μ$ m）分辨率的相互作用的阴影揭示了相对论膨胀的电离前在120 $μ$ m直径区域周围的激光靶相互作用，证实了模拟扩展在$0.77c$，其中$c$是光速。在补丁内的丝状持续几个皮秒和种子的最终重组和加热动力学的纳秒时间尺度。粒子在细胞模拟进行阐明电子动力学导致的临界表面的径向膨胀。计算结果表明，电离膨胀是由于场电离的膨胀热电子人口。膨胀内的丝状化是由于存在的磁场支持的韦伯不稳定性。
2019-10-28 physics.plasm-ph
Density filamentation nonlinearly driven by the Weibel instability in relativistic beam plasmas
在许多束-等离子体模拟和实验中，都观察到了密度梯度。由于电流激励是一种纯横模，电流激励过程不能直接产生电荷密度激励。为了解释这一现象，提出了几种机制，如韦伯不稳定性耦合到双流不稳定性，耦合到朗缪尔波，在电子束和返回电流之间的热速度差，磁压力梯度力等。在本文中，它表明，洛伦兹因子的梯度，事实上，表示等离子体流体的非线性行为，并且进一步地，不均匀的洛伦兹因子分布可以引起静电场和密度细丝。仿真结果与理论分析。
2022-05-13 astro-ph.GA cond-mat.supr-con physics.flu-dyn
Fast matter-antimatter separation via Weibel-induced plasma filamentation
该研究探讨正反物质等离子体中Weibel不稳定性增长驱动的正反物质分离，通过粒子模拟与解析模型对比，揭示了Weibel型不稳定性快速发生导致正反物质显著分离的现象。
2025-02-11 physics.plasm-ph
Eigenmodes and growth rates of relativistic current filamentation instability in a collisional plasma
从理论上找到了碰撞区相对论性电流压缩不稳定性的本征模和增长率，并从自洽的束流-麦克斯韦方程组导出了广义色散关系。对于对称逆流、完全相对论性的电子流，电子和离子之间的碰撞耦合产生了振荡和波动的不稳定模式，这些模式在长波长扰动中很突出。在较强的碰撞制度，不断增长的振荡模式往往是占主导地位的所有波长。在无碰撞极限下，这些模式消失，同时保持另一个纯粹的增长模式，与标准的相对论韦伯模式完全一致。电子-电子碰撞和热扩散的影响降低了相对论性韦伯不稳定性的增长率。目前的电子束传输动力学机制对强激光脉冲与等离子体相互作用产生的均匀电子束的输运是必不可少的。
2003-12-25 astro-ph physics.plasm-ph
Filamentation of a Relativistic Proton Bunch in Plasma
实验证明长、欠稠密相对论质子束在等离子体中发生斜向不稳定性（丝化），确定阈值条件，并发现磁能随等离子体密度增加。
2023-12-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Robustness of the filamentation instability in arbitrarily oriented magnetic field: Full 3D calculation
在天体物理环境中，非碰撞激波被认为是产生伽玛射线暴和高能宇宙线的主要原因，而非碰撞激波的形成过程中，韦伯不稳定性起着关键作用。虽然人们早就知道，一个流动对齐的磁场可以完全淬火的不稳定性，它最近被证明在2D的冷态，这种抵消是可能的，当且仅当该字段是完美的对齐。在这里，这个结果最终扩展到3D几何体。对对称和非对称逆流相对论等离子体壳层进行了计算。在3D中检索2D结果：对于倾斜磁场，不稳定性永远无法完全消除。此外，最大增长率总是较大的波矢量躺在由流和斜场定义的计划。一方面，这对所产生的细丝的取向产生影响。另一方面，它证明了二维模拟的问题，可以执行而不会错过最不稳定的约束模式。
2014-01-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Suprathermal Electrons from the Anti-Stokes Langmuir Decay Instability Cascade
参数不稳定性的研究在理解能量向等离子体的传递以及诸如惯性约束聚变等关键应用的发展中起着至关重要的作用。当密度在$0.108n_c\lesssim n_e\lesssim 0.138n_c$之间且电子温度为$T_e=$ 2.5 keV时，产生动能高于100 keV的反常热电子。在这里，一个新的电子加速机制-反斯托克斯朗缪尔衰减不稳定性级联的前向受激拉曼散射-进行了研究。这种机制不仅解释了间接驱动的惯性约束聚变实验中异常高能电子的产生（以及国家点火装置实验的未来缓解策略），还为新型X射线源等应用提供了一种将电子加速到更高能量的新方法。
2021-09-23 physics.plasm-ph
Filamentation instability in a quantum plasma
利用量子流体动力学方程计算了稀释冷电子束通过冷等离子体时所触发的双折射不稳定性的增长率。与冷流体模型相比，量子效应减小了不稳定的波矢域和最大增长率。稳定的大波矢量模式总是实现，但显着减少的最大增长率取决于所提供的无量纲参数。虽然计算扩展到相对论区域，但它们大多与非相对论区域相关。
2007-06-29 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Particle acceleration and radiation friction effects in the filamentation instability of pair plasmas
用粒子模拟方法研究了一维和二维两对逆流等离子体产生的双折射不稳定性的演化。考虑了辐射摩擦对粒子的影响。在磁场和电流密度均呈指数增长后，非线性准稳定相建立，其特征在于相反电流的细丝。在非线性阶段，粒子能谱的强烈加宽伴随着在其初始能量的两倍处形成峰而发生。提出了一个简单的峰形成理论。辐射损失的存在不会改变不稳定性的动力学，但会影响粒子光谱的结构。
2015-09-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Langmuir wave self-focusing versus decay instability
在有限振幅的朗缪尔波（LW）中，电子俘获导致频率偏移Δ ω TP < 0，朗道阻尼减小。这可能导致调制不稳定。在短波长范围内首次计算了它的生长速率和由于俘获电子以速率ν逃逸而引起的阻尼阈值。当背景等离子体处于热平衡时，当k λ D > 0.46时，不可能存在这种俘获粒子调制不稳定性（TPMI），而当0.33 < k λ D < 0.46时，TPMI要求涨落波矢有一个垂直于k的分量，即LW波矢，λ D为电子的德拜长度.它的非线性演化导致自聚焦。与重新评估的LW离子声衰减不稳定性（LDI）进行了比较：与经典估计相比，新的LDI阈值降低了主LW Δω TP，因为频率匹配导致子LW的波数和阻尼减小。对于与最近的受激拉曼散射实验相关的参数估计（Kline等人，提交给PRL），LDI和TPMI阈值在0.28 < k λ_D < 0.34的范围内交叉，与观察到的LDI状态变化一致。然而，如果ν超过一个临界值，估计为电子等离子体频率的1%，那么TPMI在任何波数下都是不可能的。
2004-05-05 physics.plasm-ph
One-dimensional particle simulation of the filamentation instability: electrostatic field driven by the magnetic pressure gradient force
用粒子模拟方法模拟了两束反向传播的等密度冷电子束。在一维空间中研究了电子束偏转不稳定性，这是准平面灯丝边界的近似。它被证实，由静电场，它的发展过程中的非线性阶段的不稳定性，施加在电子上的力，振荡的平均值，等于磁压梯度力。由于静电和磁场作用在电子上的力具有相似的强度。静电场在接近每个细丝的稳定平衡时减小约束力，并且在远离稳定平衡时增大约束力，从而限制峰值密度。限制时间平均总电位允许电流丝与相反的流动方向重叠。
2009-06-10 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Dynamic mitigation of filamentation instability and magnetic reconnection in sheet-current sustained plasma
本文提出了在摆动电子片电流驱动下等离子体中磁重联不稳定性和磁重联的动力学缓解方法。摆动电流引入振荡扰动并使扰动平滑。薄层电流在等离子体中产生反平行磁场。初始微扰引起电子束偏转和磁重联。当沿片状电流面向片状电子束施加摆动或振荡运动时，扰动相被混合，从而显著地延迟了不稳定性的增长。通常，等离子体不稳定性是通过增长率来讨论的，因为它很难测量或检测等离子体中扰动的相位。然而，扰动的相位可以例如通过驱动器摆动运动从外部控制。主动引入的扰动叠加导致扰动平滑，并且可以减少不稳定性增长，类似于前馈控制。
2021-01-20 physics.comp-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Effect of Noise on Spatio-Temporal Evolution of Current Filamentation Instability in Relativistic Beam-Plasma Systems
School of Advanced Sciences, Vellore Institute of Technology（高级科学学院，维罗尔理工大学）
通过解析和粒子模拟研究噪声对相对论束-等离子体系统中电流丝化不稳定性的时空演化，发现纵向场调制是固有特性，且噪声轮廓影响演化。
2026-06-23 physics.plasm-ph
Kinetics of ions during the development of parametric instability of intensive Langmuir waves in plasma
本文研究了长波等离子体波的一维参数不稳定性的非线性区，当平均等离子体场能量密度小于（Zakharov模型）或大于（Silin模型）等离子体热能密度时，给出了长波等离子体波的一维参数不稳定性。本文提出的混合模型将电子作为一种流体的高频波方程的方式和治疗的离子动力学与超粒子模拟。这使得考虑高频振荡捕获的非共振粒子和轨迹交叉对参数不稳定性发展的影响成为可能。研究了离子能量分布的演化。结果表明，饱和后的不稳定性，离子动能能量密度归一化到初始场能量密度的顺序的线性增长率的等离子体频率的比率，当初始场能量远远超过等离子体热能的情况下。在热等离子体中，离子获得了初始场能量的一部分，约等于初始朗缪尔场能量与等离子体热能之比的一半。此时，离子动能分布接近麦克斯韦分布，可以合理地讨论离子温度。在这两种情况下，密度腔周围的离子轨迹的交叉是不稳定性淬灭的原因。
2015-01-31 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
Ion heating, burnout of the HF field and ion sound generation under the development of a modulation instability of an intense Langmuir wave in a plasma
强烈的长波等离子体波的一维参数不稳定性的发展被认为是在所谓的混合模型，当电子被视为流体和离子被视为粒子。当平均等离子体场能量低于（Zakharov的混合模型-- ZHM）或大于（Silin的混合模型-- SHM）等离子体热能时，对这两种情况进行分析。能量转移到离子和离子扰动的发展下的不稳定性的效率被认为是各种值的电子-离子质量比。发现低频（LF）振荡（离子声波）的能量远低于最终离子动能。我们还讨论了高频（HF）场的阻尼率的变化对不稳定性发展的影响。HF场的吸收减少导致等离子体密度腔内HF场燃尽的延迟和HF谱的加宽。同时，在ZHM和SHM中，离子速度分布均趋于正态分布。
2015-04-18 physics.plasm-ph
How Electron Two-Stream Instability Drives Cyclic Langmuir Collapse and Continuous Coherent Emission
连续的等离子体相干发射是由强电子双流不稳定性的非线性演化驱动的重复朗缪尔崩塌维持的。朗缪尔波在线性阶段受孤立波调制，在非线性阶段受静电哨声波调制。调制不稳定性导致朗缪尔坍缩和电子加热，填充在空穴。高压通过激发短波长离子声模式释放，该模式由电子阻尼并重新激发小尺度朗缪尔波-该过程关闭了保持连续相干发射的反馈回路。
2017-02-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonlinear dynamics of the ion Weibel-filamentation instability: an analytical model for the evolution of the plasma and spectral properties
我们提出了一个预测模型的非线性相位的韦伯不稳定性引起的两个对称的，逆流离子束在非相对论制度。这种自洽模型将Davidson等人[Phys. Fluids 15，317（1972）]的准线性动力学理论与电流丝聚结的简单描述相结合。它使我们能够遵循的离子参数的演变到一个阶段接近完成各向同性，因此是最感兴趣的了解碰撞冲击形成的动力学。它的预测支持的2-D和3-D粒子在细胞模拟的离子韦伯不稳定性。导出的近似解析解揭示了离子弛豫对各向同性的各种依赖关系。特别是，它被发现的电子屏蔽的影响，可以影响使用非物理的电子质量的模拟结果。
2015-04-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The saturation of the electron beam filamentation instability by the self-generated magnetic field and magnetic pressure gradient-driven electric field
用粒子模拟方法模拟了两束反向传播的等密度冷电子束。在一维空间中研究了电子束偏转不稳定性。盒长解析一对电流灯丝。一个小的，一个中等大小的和一个大的灯丝被认为是和比较。磁致伸缩不稳定性饱和时刻的磁场幅值与灯丝尺寸成正比。它表明，由静电场，它的发展过程中的非线性阶段的不稳定性，施加在电子上的力，振荡的平均值，等于磁压梯度力。由于静电和磁场作用在电子上的力具有相似的强度。静电场在接近每个灯丝的稳定平衡时减小约束力，而在远离稳定平衡时增大约束力。的限制潜力是不是正弦曲线，如所假设的磁捕获模型，它允许重叠的电流丝（等离子体激元）与相反的流动方向。因此，这里观察到的灯丝尺寸的磁场的饱和幅度的缩放不同于从磁捕获模型预期的。然而，后者给出了一个很好的估计磁饱和振幅。峰值静电和磁场振幅随灯丝尺寸的增加意味着，电子加热更多，并且它们沿束流方向的平均速度的空间调制随灯丝尺寸的增加而增加。
2008-10-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Modulational instability of a Langmuir wave in plasmas with energetic tails of superthermal electrons
研究了超热电子对各向同性等离子体色散特性和单色朗缪尔波调制不稳定性的影响，其中电子分布函数的幂律尾扩展到相对论速度，并包含了等离子体的大部分动能.这样一个充满活力的尾巴的电子被示出，以增加热校正的朗缪尔波频率，这是相当于在流体的方法中的有效电子温度的增加，几乎没有影响的离子声波的分散，其中温度的作用是由低能量的核心电子的热扩散发挥。研究还发现，与平衡态相比，非麦克斯韦等离子体的调制不稳定性谱明显变窄，而最大增长率和相应的波数不变。
2012-11-19 physics.geo-ph physics.plasm-ph
Numerical study of Langmuir wave coalescence in laser-plasma interaction
III型爆发无线电信号可以在实验室中通过激光-等离子体相互作用来模拟。激光通过受激拉曼不稳定性与毫米级等离子体相互作用产生朗缪尔波，而不是电子束在行星际介质中产生朗缪尔波（LW）。在这两种情况下，LWs都提供了朗缪尔衰变不稳定性，使它们在几个方向上散射。由此产生的LW可以耦合以形成等离子体频率两倍的电磁发射，这已经在行星际介质中被检测到，并且最近在实验室激光实验中被检测到[Marquès等人，Phys. Rev. Lett. 124，135001（2020）]。本文介绍了第一次使用粒子模拟的激光配置的数值分析，提供了在实验中难以测量的波谱的细节。讨论了一些参数的作用，重点是激光强度，以说明电磁辐射的角分布和偏振的行为。
2021-03-17 physics.plasm-ph
Saturation of the asymmetric current filamentation instability under conditions relevant to relativistic shock precursors
通常在超音速等离子体流的逆流中出现的电流偏转不稳定性，以其将与各向异性动量分布相关的自由能转换成动力学尺度磁场的能力而闻名。这种不稳定性的饱和已被广泛研究的对称配置，其中相互渗透的等离子体共享相同的属性（速度，密度，温度）。然而，在许多物理环境中，最常见的配置是不对称等离子体流。例如，相对论性无碰撞冲击波的前身包括在冲击波前沿反射的热的、稀释的加速粒子束和冷的、密集的流入背景等离子体。为了确定适当的标准饱和在这种情况下，我们进行了大规模的二维粒子模拟逆流电子-正电子对和电子-离子等离子体。我们表明，在互穿对等离子体中，相关的标准是磁捕获的组件（光束或等离子体），进行较大的惯性的两个，即，不稳定增长突然放缓，一旦这些粒子的频率等于或超过不稳定的增长率。我们提出的饱和度的理论近似。这些发现仍然有效的电子-离子等离子体提供的电子和离子是接近均分的等离子体流的较大的惯性。我们的结果可以直接应用于相对论性弱磁化冲击波的物理，但它们也可以推广到其他情况下的研究。
2021-11-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Probing Ultrafast Magnetic-Field Generation by Current Filamentation Instability in Femtosecond Relativistic Laser-Matter Interactions
本文介绍了中等相对论性的超短激光脉冲与固体靶相互作用过程中产生飞秒时间尺度强磁场涨落的实验测量。这些领域进行了探测，使用低发射度，高度相对论性的电子束从激光尾场加速器，和线积分$B$ -场的$2.70 \pm 0.39\,\rm kT\,μm$进行了测量。三维的，完全相对论的粒子在细胞模拟表明，这种波动源于一个韦伯型的电流双折射不稳定性发展在亚微米尺度的照射靶表面周围，他们成长到足够强的振幅，以扩大探测电子束的角分布几十飞秒激光脉冲最大值后。我们的研究结果突出了尾场加速电子束的相对论激光驱动现象的超快探测的潜力。
2019-07-28 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Characterization of the initial filamentation of a relativistic electron beam passing through a plasma
相对论性电子束通过返回等离子体流时产生的线性不稳定性常与波矢垂直于束流方向的平行模式有关，或与韦伯模式混淆。我们发现，这些模式可能是不相关的，在这件事上，并确定最不稳定的模式上的两个流/reconstruction分支作为reconstruction的主要触发器。这在非电阻初始阶段设定了特征性的横向和纵向双折射尺度。
2005-02-17 astro-ph physics.plasm-ph
Electrostatic and magnetic instabilities in the transition layer of a collisionless weakly relativistic pair shock
天体物理喷流的高能电磁辐射，如大质量恒星坍缩时发射的并触发伽马射线暴（GRB）的喷流，部分归因于相对论性内部冲击。激波是由逆流粒子束的不稳定性在无碰撞等离子体中介导的。只有当光束以相对论性的相对速度运动时，才能产生最快的位移不稳定性。在这里，我们用粒子单元（PIC）模拟两个冷对云在c/2（c：光速）速度下的碰撞。我们证明了双流不稳定性超过了这个速度的平行不稳定性，从而负责激波的形成。上游等离子体的准静电波的不完全热化允许其他不稳定性的增长。激波过渡层的形成，其中一个平行不稳定性调制的等离子体远上游的冲击。上游流入的等离子体逐渐加热的双流不稳定性更接近的冲击和压缩到预期的下游密度的韦伯不稳定性。由于后者产生的强磁场被限制在10个电子趋肤深度宽的层内。
2017-09-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Jeans instability and hydrodynamic roots of Landau damping
朗缪尔波的朗道阻尼被证明具有流体动力学根源，并且原则上，在Jeans（1902）的论文发表后不久，可能已经预测了几十年（以及朗缪尔波）。
2015-08-16 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Beam filamentation instability drives deuterium-tritium fusion with polarized neutron emission
State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, Peking University（北京大学核物理与技术国家重点实验室）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；College of Physics, Sichuan University（四川大学物理学院）；Beijing Laser Acceleration Innovation Center（北京激光聚变创新中心）
该研究通过二维粒子模拟结合自旋相关氘氚聚变模块，发现束流成丝不稳定性可将相对论电子能量耦合至聚变离子驱动氘氚聚变，且能产生各向异性自旋分辨的极化中子发射。
2026-10-09 nucl-th physics.app-ph physics.plasm-ph
Current-driven filamentation upstream of magnetized relativistic collisionless shocks
相对论性无碰撞激波的不稳定性物理在高能天体物理学中具有广泛的重要性，因为这些不稳定性建立了激波，控制了粒子加速过程，并产生了加速粒子辐射的磁场。两个关键参数控制着这些冲击的微观物理：环境介质的磁化和冲击波阵面的洛伦兹因子;到目前为止，这些参数空间的大部分仍有待探索。在本文中，我们报告了一种新的不稳定性上游的电子-正电子相对论冲击，我们认为，这种不稳定性形状的微观物理在中等磁化水平和/或大洛伦兹因子。这种不稳定性是由激波前兆中的加速粒子在背景磁场周围旋转时携带的电流引起的。在背景等离子体中感应的补偿电流导致不稳定的配置，带有电荷中性丝的外观携带相同极性的电流，沿着垂直电流取向。这种“电流驱动的细丝”不稳定性的增长速度比迄今为止研究的相对论冲击上游的任何其他不稳定性都要快，其增长率与等离子体频率相当。此外，电流的补偿与环境等离子体在其穿透冲击前兆时的减速相关联（如在冲击静止帧中所观察到的）。等离子体的这种减速意味着，只要磁化强度σ<~ 10^{-2}，"电流驱动的丝状体“不稳定性可以随着冲击洛伦兹因子的任何值而增长。我们认为，这种不稳定性解释了最近的粒子在细胞模拟的结果在轻度磁化制度。
2014-01-28 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
Vlasov-Poisson simulations of electrostatic parametric instability for localized Langmuir wave packets in the solar wind
最近在太阳风中的III型事件期间观测到的大振幅朗缪尔波形被解释为束驱动朗缪尔波的静电衰减的签名。这一机制被认为是解释太阳III型射电辐射产生的第一步。本文利用一维-一维Vlasov-Poisson数值模拟方法研究了典型太阳风条件下这种参数不稳定性的阈值。我们发现，所观察到的朗缪尔拍类波形的振幅是从全动力学模拟计算的有效阈值的顺序。相关的离子声密度波动的预期水平也被计算与观测进行比较。
2013-01-22 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Laser Amplification in $e^{-}$-$μ^{-}$-ion Plasmas
本研究针对$e^{-}$-$μ^{-}$-离子等离子体中的激光放大展开，发现兼具离子声与类朗缪尔特性的μ波，通过PIC模拟验证其可实现高效激光放大，且波形保持性与抗不稳定性优于传统方案，模型可推广至多负电粒子等离子体系统。
2025-10-06 physics.plasm-ph
Modulation and nonlinear evolution of multi-dimensional Langmuir wave envelopes in a relativistic plasma
研究了具有弱相对论电子流的非磁化无碰撞等离子体中的调制不稳定性和弱非线性二维朗缪尔波包的演化。利用二维自洽相对论流体模型，采用标准多尺度技术，导出了一组描述相对论等离子体中慢调制和LW包演化的Davey-Stewartson（DS）型耦合方程.结果表明，相对论效应有利于LW包络在kθ平面内的不稳定性，其中k为波数，θ为调制角。随着电子热速度或θ的增加，MI的增长率随着调制波数的增加而增加。在类DS方程的非线性演化过程中，我们发现，在相对论性流的作用下，高斯光束在有限时间内发生坍缩，而当热压或相对论性流的作用稍微减弱时，坍缩可以被阻止.这些结果对研究具有相对论电子流的宇宙等离子体中的MI和局域LW包层的形成有一定的参考价值。
2016-10-10 physics.plasm-ph
Cumulative effect of Weibel-type instabilities in counterstreaming plasmas with non-Maxwellian anisotropies
逆流等离子体结构广泛存在于实验室实验和天体物理系统中，研究逆流等离子体结构可以防止束流等离子体实验中出现的不稳定模，也可以证明天体物理中大尺度磁场的存在。成丝不稳定性出现在逆流等离子体中，并负责等离子体的磁化。假设每个逆流等离子体都具有各向同性的洛伦兹（kappa）分布，来描述丝状不稳定模式。在这种情况下，双折射不稳定性增长率可以达到一个最大值，显着大于具有麦克斯韦分布函数的等离子体。这种行为是相反的，观察到的韦伯不稳定性增长率在一个双κ等离子体，这是总是小于所获得的双麦克斯韦等离子体。该方法被进一步推广为具有双κ温度各向异性的逆流等离子体。在这种情况下，当等离子体在流动方向上更热时，通过韦伯效应增强了压缩不稳定性增长率，并且增长率变得更大。这些效应显著提高了磁场产生的效率，并为快速磁化场景中的韦伯型不稳定性的潜在作用提供了进一步的支持。
2008-02-05 physics.plasm-ph physics.space-ph
Particle-In-Cell simulations of the filamentation process in magnetized radio-frequency plasmas
本文通过二维粒子模拟研究磁化射频等离子体中丝状结构的形成与演化，揭示其经历双阶段动力学过程，并阐明磁力与电力分别驱动电子和离子聚集以塑造丝状结构的机制。
2025-03-31 physics.plasm-ph
THz light source based on the two-stream instability and backward Raman scattering
提出了一种新的太赫兹光源方案。中等相对论性电子束中的朗缪尔波通过双流不稳定性激发，激发的朗缪尔波与可见光激光相互作用，通过喇曼散射产生太赫兹光。该方案利用阴极电子束和低强度红外激光，成本比传统技术低。
2020-03-04 physics.optics physics.plasm-ph
On the viability of the single wave model for the beam plasma instability
我们分析了冷快电子束与热化等离子体的相互作用，在许多朗缪尔模式的存在。这项工作的目的是在表征系统的行为从单模近似的偏差，无论是相对于最不稳定的模式谐波和相对于一个密集的频谱的存在下，包含线性不稳定和稳定的模式的一致的频谱分析。我们演示了如何，一方面，谐波吸收的总能量分数是可以忽略不计的（通过评估其总量），另一方面，额外的朗缪尔模式可以通过雪崩机制，负责在粒子速度空间中的运输被激发。特别是，我们表明，光谱展宽概述了一个普遍的形状和分布函数，相关的雪崩机制，有一个渐近高原，不同的相干结构表征的单波模型。
2016-09-26 physics.plasm-ph
Fast magnetization in counterstreaming plasmas with temperature anisotropies
逆流等离子体呈现出一种磁化型电磁不稳定模式，这种模式是导致等离子体系统磁化的主要原因。结果表明，当等离子体在流动方向上更热时，对流不稳定性变得明显更快。这与天体物理学来源有关，在那里预计存在强磁场，并解释了观察到的非热发射。
2007-11-15 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Interaction of Ultra Relativistic e- e+ Fireball Beam with Plasma
对即将出现的相对论正负电子束或火球束在等离子体中的传播进行从头计算模拟，为研究与天体物理有关的微观物理提供了一种有效的手段。我们发现，在一个密度为10^17/cc的典型实验室等离子体中，与上述某些情况相关的电流扩散不稳定性在传播10 cm后就达到饱和。通过改变背景等离子体密度，可以获得从纯横模到混合模的不稳定性的不同区域。这种不稳定性会产生大的局部等离子体梯度、强烈的横向磁场和增强的辐射发射。我们认为，这些影响可能是第一次观察到实验。
2018-09-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Three-dimensional instability of two nonlinearly coupled electromagnetic waves in a plasma
对非磁化等离子体中两个耦合电磁波的三维不稳定性进行了理论和数值研究。在该制度的两个等离激元衰减，其中一个泵波频率约为两倍的电子等离子体频率，我们发现，耦合泵波引起增强的不稳定性与波矢量之间的两个光束。在离子参数衰减不稳定性的情况下，其中泵波衰减成一个朗缪尔波和一个离子声波，不稳定区域被添加而没有明显的放大。我们的研究可用于解释激光等离子体以及电离层加热实验。
2007-05-19 physics.plasm-ph
Shock formation in electron-ion plasmas: mechanism and timing
从理论和模拟两方面分析了电子-离子等离子体中激波的形成过程。人们普遍认为，在初始未磁化的相对论等离子体中的电磁冲击是由双折射不稳定性触发的。然而，从第一个不稳定相的准定常冲击的过渡仍然失踪。我们推导出一个理论模型的冲击形成时间，考虑到细丝合并的非线性阶段的平行不稳定性。这一过程比正负电子对激波慢得多，因此激波的形成时间与sqrt（m_i/m_e）ln（m_i/m_e）成正比。
2015-04-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Spatiotemporal chaos and the dynamics of coupled Langmuir and ion-acoustic waves in plasmas
对非磁化等离子体中耦合朗缪尔波（LWs）和离子声波（IWs）的动力学进行了模拟研究。分散由于电荷分离和密度非线性与IAWs的影响，被认为是修改的Langmuir孤子的属性，以及模拟相对较大幅度的波包络的动态。研究发现，朗缪尔波电场确实会因离子波非线性效应而增大。使用低维模型，基于三个傅立叶模式表明，过渡到时间混沌是可能的，当线性激发模式的长度尺度大于最不稳定的。通过李雅普诺夫指数谱的分析，确定了不稳定模式的混沌行为。耦合LWs和IAWs的时空演化表明，IWN可以激发出许多不稳定的谐波模，从而产生强的IAWs辐射。当初始波场较大或IAWs的长度尺度大于孤子的特征尺寸时，会出现这种情况。数值模拟还表明，通过不稳定谐波模的调制不稳定性（MI）可以激发和产生许多孤立波。随着时间的推移，这些孤子出现在空间部分相干（SPC）状态由于自由离子声辐射，以及在时空混沌（STC）状态由于碰撞和融合的随机运动。后者导致初始波能量重新分配到几个小尺度的模中，这可能导致实验室和空间等离子体中的朗缪尔湍流。
2010-04-13 physics.plasm-ph
Electron Modulational Instability in the Strong Turbulent Regime for an Electron Beam Propagating in Background Plasma
我们使用模拟和分析理论研究集体过程的电子束通过背景等离子体传播。一个新的制度，朗缪尔波包的不稳定性可以增长本地远快于离子频率被清楚地确定。这种新制度的关键特征是电子调制不稳定性，快速创建本地朗缪尔波包，这反过来又产生本地电荷分离和强离子密度扰动，因为有质动力的作用，使束-等离子体波相互作用停止共振。三个演变阶段的过程和观察到的周期性突发功能进行了讨论。不同的物理制度，在等离子体和光束参数空间的第一次被证明。
2022-08-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
