Drift Lagrangian for relativistic particle in intense laser field
得到了描述相对论性粒子在稍不均匀强激光场作用下平均运动的拉格朗日函数和哈密顿函数。在弱的低频背景场中，这样的粒子平均以有效的相对论不变质量漂移，这取决于激光强度。所提出的有质动力公式的本质是在物理上直观和数学上简单的形式，但代表了一个强大的工具，用于研究各种非线性现象所造成的相互作用，目前可用的光滑的超强激光脉冲与等离子体。
2003-04-22 physics.plasm-ph
Observation of Kinetic Plasma Jets
在一定条件下，强烈的动力学等离子体射流被观察到从日冕等离子体环的实验室模拟的顶点出现。分析和数值模型表明，这些射流的粒子轨道不稳定性的螺旋磁场，从而磁力径向喷射，而不是限制离子具有足够大的逆流轴向速度。
2007-02-24 physics.plasm-ph physics.space-ph
Controlling the generation of high frequency electromagnetic pulses with relativistic flying mirrors using an inhomogeneous plasma
本文提出了一种在逐渐不均匀等离子体中利用朗缪尔波（相对论飞镜）受控产生强高频电磁场的方法。波的破碎阈值取决于局部等离子体密度梯度。利用Particle-In-Cell模拟方法研究了电磁波经相对论反射镜反射后的压缩、啁啾和倍频过程。调整密度分布的形状使得能够控制反射光特性。
2012-09-18 physics.plasm-ph
Excitation of a global plasma mode by an intense electron beam in a dc discharge
数值研究了强流电子束与有限长非均匀等离子体的相互作用。等离子体密度分布在中间最大，并向等离子体边缘衰减。两个政权的双流不稳定性观察。在一种状态下，不稳定性的频率是在密度最大时的等离子体频率，并且等离子体波在等离子体的中间被激发。在另一个区域，不稳定性的频率与等离子体边缘附近的局部等离子体频率相匹配，并且在等离子体边界附近发生强烈的等离子体振荡。后一种制度偶尔出现，只为强电子束电流。这种不稳定性会产生大量的超热电子。向超热电子的能量转移是不稳定性的饱和机制。
2017-11-14 physics.plasm-ph
High current ion beam formation with strongly inhomogeneous electrostatic field
提出了一种新的方法来开发能够形成具有以前无法达到的强度的离子束的提取系统。非均匀加速场的使用允许显著提高离子束形成效率。在不增加加速电压和减小极间距离的情况下，仅通过改变电极的形状来实现电场大小的增加。比较了一种新型的萃取系统和一种最常用的传统的扁平萃取系统。新电极几何形状的使用允许增加在连续波模式下操作的强束源中的电极的寿命。对于电子回旋共振离子源，结果表明，形成高质量的离子束的电流密度大于$1\:A/cm^2$的可能性。
2020-09-06 physics.plasm-ph
Extremely intense laser-based electron acceleration in a plasma channel
极强激光脉冲（$I>10^{22}~ \mathrm{W/cm^2}$）即将在实验室中使用。这种激光的预脉冲可以引起等离子体膨胀，在近临界气体射流中产生低密度通道。我们提出了一个通道的形成和随后的直接激光加速电子内的预形成的通道的研究。辐射反应以几种方式影响加速度。它首先干扰回流在通道壁上的运动。此外，它降低了横向有质动力的径向排出效率，导致在通道轴附近的粒子的辐射捕获。然后这些粒子与峰值激光强度相互作用，可以获得多GeV的能量。
2019-02-12 physics.plasm-ph
2-D studies of Relativistic electron beam plasma instabilities in an inhomogeneous plasma
相对论电子束在等离子体中的传输存在双流、双折射等微观不稳定性，在血浆中。这导致通过等离子体介质的电子输运受到严重限制。然而，最近，已经有实验证明了在碳纳米管结构的固体靶中改善兆安培电子电流（由强激光与固体靶的相互作用产生）的传输[Phys. Rev Lenness. 108，235005（2012）]。这表明非均匀等离子体（由碳纳米管结构靶的电离产生）有助于抑制束等离子体不稳定性的增长。这份手稿解决了这个问题的帮助下，详细的分析研究和模拟的帮助下，2-D粒子在细胞的代码。研究结论表明，当等离子体密度选择为非均匀时，只要非均匀等离子体的尺度长度1/ks小于典型等离子体趋肤深度（c/ωp0）尺度，二维几何结构中主要不稳定性的增长率减小。在这样小的尺度长度通道化的电流也观察到在模拟中。
2015-07-29 physics.plasm-ph
Plasma radio emission from inhomogeneous collisional plasma of a flaring loop
本文研究了在碰撞非均匀等离子体中太阳耀斑加速非热电子布居和伴随的等离子体发射的演化。非热电子碰撞演化变得不稳定并产生朗缪尔波，这可能导致强烈的无线电发射。我们自洽地模拟了等离子体中电子的碰撞弛豫、波粒相互作用和非线性朗缪尔波的演化。此外，我们模拟的散射，衰减和合并的朗缪尔波产生无线电发射的基本或谐波的等离子体频率，使用角平均发射模型。长波长的密度波动，例如在日冕中观察到的，被认为强烈抑制了无线电发射的水平，这意味着高水平的朗缪尔波可以在没有可见无线电发射的情况下存在。此外，在均匀等离子体中，发射显示出可以通过密度不均匀性来平滑的时间和频率变化。
2013-12-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Increase of the Density, Temperature and Velocity of Plasma Jets driven by a Ring of High Energy Laser Beams
由多束高能激光（如Omega和NIF）驱动的超音速等离子体外流已经并将被用作各种实验室天体物理实验的平台。在这里，我们提出了一种新的方式发射高密度和高速度，等离子体射流使用多个强激光束在一个空心环的形成。我们表明，这样的喷气机提供了一个更灵活和多功能的平台，为未来的实验室天体物理实验。使用高分辨率的流体动力学模拟，我们表明，准直射流可以实现更高的密度，温度和速度时，多个激光束聚焦在目标上形成一个中空的环形图案，而不是聚焦到一个单一的点。我们进行了模拟与不同的环半径，并研究其对射流性能的影响。实验室无碰撞冲击实验的影响进行了讨论。
2013-04-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Plasma Formation Dynamics in Intense Laser-Droplet Interaction
利用三维相对论粒子模拟方法研究了强激光与液滴相互作用中的电离动力学。特别感兴趣的是激光强度和频率制度，最初透明的，波长大小的目标是不均匀电离。相反，电荷分布在子周期尺度上在空间和时间上都发生变化。人们可以称之为极端非线性米氏光学制度。我们发现，尽管事实上，在液滴表面产生的等离子体是过密的振荡电场可以渗透到液滴在一定的角度下，θ，并在刚刚产生的等离子体中传播。这种效应可以归因于标准Mie理论预测的液滴表面的局部场增强。场向液滴中的渗透导致在液滴内部形成高度不均匀的电荷密度分布，主要集中在极化平面中。我们提出了一个自相似的，指数拟合的分数电离度，它只依赖于一个无量纲的组合的电场振幅，液滴半径，和等离子体频率只有一个弱的依赖于激光频率在过密制度。
2013-03-08 physics.plasm-ph
Breaking of Large Amplitude Relativistically Intense Electron Plasma Waves in a Warm Plasma
本文用一维相对论粒子模拟程序研究了有限电子温度对大振幅相对论强电子等离子体波的时空演化和破缺的影响。我们发现，对于相位速度为$γ_ϕ\ll 1 + \frac{k_BT_e}{mc^2}$，波阻尼在几个等离子体周期，基本上遵循相对论朗道阻尼率预测的Buti。在相反的制度（即$γ_ϕ\gg 1 + \frac{k_BT_e}{mc^2}$），我们已经观察到，波传播通过系统的一个长的时间段，并在小的振幅限制遵循相对论性的温暖等离子体色散关系。此外，我们已经证明，在相同的制度（即$γ_ϕ\gg 1 + \frac{k_BT_e}{mc^2}$），对于相速度小于光速$c$，像冷等离子体Akhiezer-Polovin波，在一个温暖的等离子体也，相对论强烈的波打破通过相位混合时，由一个任意小幅度的纵向扰动扰动。使用模拟结果，我们还表明，在温暖的等离子体中的相混合时间尺度可以解释使用道森的非相对论性冷不均匀等离子体，这是基于相邻的振荡器构成的波的相位运动的相混合时间的公式。
2018-02-15 physics.plasm-ph
Intense whistler-mode waves at foreshock transients: characteristics and regimes of wave-particle resonant interaction
激波时等离子体流的热化和加热导致不稳定的带电粒子分布，从而产生宽范围的电磁波。反过来，这些波可以进一步加速和散射高能粒子。因此，波的性质和它们对波粒相互作用的影响对于冲击环境中高能粒子动力学的建模至关重要。哨声模式波，激发的电子热通量或温度各向异性，自然出现附近的冲击和前震瞬变。因此，它们通常可以与超热电子相互作用。在这种瞬变的核心处典型的低背景磁场和大的波幅可能导致这种相互作用进入非线性状态。在这项研究中，我们提出了一个统计特性的哨声模式波在前震瞬变周围的地球弓形冲击，因为它们是在广泛的上游条件下观察到的。我们发现，其中很大一部分是足够的强度和连贯性，以保证非线性治疗。对背景磁场梯度和强烈哨声波振幅的大量观测表明，相位俘获，一种在非均匀等离子体中电子加速的非常有效的机制，可能是原因。我们讨论了我们的研究结果在行星和天体物理冲击环境中的电子加速的影响。
2022-11-10 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Transition signatures for electron-positron pair creation in space-time inhomogeneous electric field
本研究通过计算量子场论分析时空非均匀电场中的电子-正电子对产生，发现并解释了不对称跃迁通道源于激光空间非均匀性，且该通道能显著增强对产生效率。
2025-03-26 hep-ph physics.plasm-ph
Radiative relativistic turbulence as an in situ pair-plasma source in blazar jets
本研究探讨了耀变体喷流中磁化辐射相对论湍流如何通过高能光子吸收产生正负电子对，揭示了粒子加速与辐射冷却达到平衡的新机制，为理解喷流物质组成提供了重要联系。
2025-04-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Relativistic Collisionless Shocks in Inhomogeneous Magnetized Plasmas
全动力学模拟显示，上游动力学尺度密度扰动可使磁化相对论无碰撞激波恢复粒子加速能力，并产生影响耀变体偏振的大尺度磁结构。
2023-04-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Harmonic radio emission in randomly inhomogeneous plasma
本文描述了太阳射电III型爆发谐波辐射产生的理论模型。我们的研究目标是充分考虑最有效的物理过程参与产生谐波电磁辐射通过非线性耦合的朗缪尔波在随机非均匀等离子体的太阳风（$l+l^{'} \rightarrow t$）。我们重新审视了传统的机制，在准均匀等离子体的主要产生和背散射朗缪尔波的合并。此外，我们提出并研究了另一种机制，产生的谐波发射只在一个强烈的不均匀等离子体：非线性耦合的入射和反射朗缪尔波内局部区域增强等离子体密度（团块），在反射点附近。这两种机制都意味着等离子体中存在强烈的密度波动。我们使用的结果的概率模型的束-等离子体相互作用和评估的能量转移的效率从朗缪尔波谐波发射。我们推断，准均匀等离子体的谐波发射比以前的研究中发现的显着更强烈。朗缪尔波转换成电磁谐波发射的效率预计将更高，在大的日光层距离的机制在quasihomogeneous等离子体中运行，并在小的日心距离-一个在不均匀的操作。准均匀等离子体中发射强度的估算也可应用于II型太阳射电爆发。在这两种情况下的辐射模式是四极的，我们表明，从密度团块的发射可能有效地有助于谐波无线电发射的可见性。
2020-12-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Laser Pulse Driven THz Generation via Resonant Transition Radiation in Inhomogeneous Plasmas
一个强的、短的激光脉冲通过等离子体边界传播，有质动力地驱动太赫兹辐射。对这种辐射的性质进行了全格式PIC模拟和理论分析。模拟结果表明，太赫兹辐射起源于不同密度的区域，覆盖了一个广泛的频谱，最大频率接近最大等离子体频率。在尖锐的真空-等离子体边界的情况下，在等离子体入口和出口处对称地产生辐射，并且当密度超过由等离子体频率和激光脉冲持续时间的乘积确定的特征值时，辐射的性质与等离子体密度无关。对于扩散的真空等离子体边界，从等离子体入口和出口的发射是不对称的：增加和减少密度斜坡分别增强和减少辐射能量。发现了50倍的增强，并且模拟表明，1.66 J，50 fs的驱动脉冲可以在1.2 mm的密度增加斜坡中产生~400 μJ的THz辐射。我们提出了一个模型，属性这种效果的等离子体共振过程中的密度斜坡。当斜坡长度小于600 μm时，该模型的结果与模拟结果相吻合。对于模拟太耗时的较长斜坡，模型显示辐射量在由碰撞吸收确定的斜坡长度处达到最大值。
2016-05-11 physics.plasm-ph
Applying Relativistic Reconnection to Blazar Jets
在耀变体中观测到的快速而明亮的非热辐射耀斑需要相对论活动星系核喷流中有效的能量耗散和粒子加速机制。相对论性磁重联中的粒子加速问题正受到动力学数值模拟的积极研究。相对论重联产生硬幂律电子能量分布N（gamma）= N_0 gamma^（-p）exp（-gamma/gamma_max），指数p -> 1，在磁化极限σ = B^2/（4 pi w）>> 1（其中w是相对论焓密度）下，指数截止洛伦兹因子gamma_max ~ sigma。电子-质子等离子体中的重联可以通过质量比m_p/m_e额外地提高γ_max。因此，在BL Lac的情况下，为了将粒子加速到γ_max ~ 10^6，重联应该在非常高的磁化强度σ_max >~ 10^3的等离子体中进行。另一方面，相对论喷流的磁体加速需要中等平均喷流磁化值，σ_mean ~ Gamma_j <~ 20（其中Gamma_j是喷流体洛伦兹因子）。我建议的系统依赖的gamma_max的blazar光度类-blazar序列-可能会导致系统的趋势sigma_max由于均匀加载的轻子对创造调节的能量密度的高能量外部辐射场。与此同时，相对论活动星系核喷流由于质子的附加负载而应该是高度不均匀的，这应该大致独立于blazar类来确定sigma_mean的值。
2016-09-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph
A Multispacecraft Analysis and Modeling of Type III Radio Burst Exciter Deceleration in Inhomogeneous Heliospheric Plasma
本研究利用四航天器同步观测推导孤立III型太阳射电爆发激发体的速度与加速度并校正位置偏差，建立气体动力学模型解释电子束减速规律，同时指出不同航天器观测差异或源于射电波散射的额外时延。
2025-10-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
