The Impact of Collisionality, FLR and Parallel Closure Effects on Instabilities in the Tomakak Pedestal: Numerical Studies with the NIMROD code
扩展磁流体NIMROD代码[C.R. Sovinec和J.R. King，J. Comput. Phys.229，5803（2010）]相对于理想MHD ELITE代码[H.R. Wilson等，Phys.Plasmas 9，1277（2002）]。当NIMROD模型的复杂性逐渐增加时，电阻和一阶有限拉莫尔半径效应分别是不稳定的和稳定的。完整的结果相比，当地的分析计算，被发现高估的电阻不稳定和漂移稳定相比，NIMROD计算。
2017-01-31 physics.plasm-ph
Parallel-propagating Fluctuations at Proton-kinetic Scales in the Solar Wind are Dominated by Kinetic Instabilities
我们使用磁螺旋度来解释质子动力学尺度下的太阳风波动。对于第一次，我们分开的贡献螺旋度波动传播的角度准平行和倾斜的本地平均磁场，$\mathbf{B}_0$。我们发现准平行涨落的螺旋度与质子温度各向异性不稳定性和$α$粒子与质子之间存在相对漂移驱动的Alfvén离子回旋和快磁声哨声模式一致。我们还发现斜向涨落的螺旋度对质子温度各向异性的依赖性很小，并且与各向异性湍流级联的涨落一致。我们的结果表明，在质子动力学尺度的平行传播的波动在太阳风的质子温度各向异性不稳定性，而不是湍流级联占主导地位。我们还提供了证据表明，在这些尺度上的波动行为是独立的起源和宏观性质的太阳风。
2019-10-15 physics.plasm-ph physics.space-ph
The Electron Firehose and Ordinary-Mode Instabilities in Space Plasmas
自生波动在太阳风和磁层等离子体中特别有趣，因为库仑碰撞很少，不能解释观测到的准平衡态。线性理论预测，在相同的条件下，水龙带和普通模式不稳定性可以发展，混淆了这些不稳定性在调节空间等离子体性质中的作用。这两个不稳定性的层次结构在这里重新考虑非流动等离子体与电子温度各向异性$T_\parallel > T_\perp$，其中$\parallel$和$\perp$表示相对于本地平均磁场的方向。除了前面的比较分析，在这里的整个3D波矢谱的竞争不稳定性进行了研究，特别注意倾斜消防水龙带不稳定性和相对知之甚少的普通模式不稳定性。结果表明，倾斜水龙带不稳定性的阈值低于平行水龙带不稳定性和低于普通模式的不稳定性的优势。对于较大的各向异性，普通模式可以增长得更快，最大增长率超过倾斜消防水龙带不稳定性。在以前的研究中，声称一个可能的活动的普通模式中的小$β[< 1]$制度，在这里严格表明，只有大的$β[> 1]$制度容易受到这些不稳定性。
2013-07-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Secondary drift-driven instabilities in the presence of a parallel-propagating electromagnetic ion cyclotron wave and cold multi-component ions
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Space Science Institute（太空科学研究所）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）
通过全动力学粒子模拟和线性理论，研究平行传播EMIC波驱动的次级不稳定性对冷等离子体的影响，发现次级波在低振幅下仍存在，并导致冷质子和氧离子的各向异性加热。
2026-06-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
Remarks on nonlinear relation among phases and frequencies in modulational instabilities of parallel propagating Alfven waves
在一维无耗散无强迫流体系统中，讨论了圆偏振Alfven波调制不稳定性中频率和相位之间的非线性关系。我们表明，相位相干的产生是阿尔芬波的调制不稳定性的自然后果。此外，我们定量评估的强度波波相互作用的双相干，也通过计算波模式之间的能量流，并证明了能量流是直接相关的相位相干的产生。
2006-08-31 physics.plasm-ph physics.space-ph
Collisionless Isotropization of the Solar-Wind Protons by Compressive Fluctuations and Plasma Instabilities
压缩涨落是天体物理等离子体湍流的一个次要但重要的组成部分。在太阳风中，长波长压缩慢模波动导致$β_{\parallel \mathrm p}\equiv 8πn_{\mathrm p}k_{\mathrm B}T_{\parallel \mathrm p}/B^2$和$R_{\mathrm p}\equiv T_{\perp \mathrm p}/T_{\parallel \mathrm p}$的变化，其中$T_{\perp \mathrm p}$和$T_{\parallel \mathrm p}$是质子的垂直和平行温度，$B$是磁场强度，$n_{\mathrm p}$是质子密度。如果压缩波动的幅度足够大，则$R_{\mathrm p}$跨越各向异性驱动的微不稳定性的一个或多个不稳定性阈值。来自这些微不稳定性的增强的场波动散射质子，从而降低压力张量的各向异性。我们建议，这种散射驱动$R_{\mathrm p}$的平均值远离边缘稳定边界，直到波动值的$R_{\mathrm p}$停止越过边界。我们使用线性Vlasov-Maxwell理论来描述这种“波动各向异性效应”的大尺度压缩波动。我们认为，这种效应可以解释为什么在几乎无碰撞的太阳风中，$R_{\mathrm p}$的平均值接近于1。
2016-11-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Instabilities Driven by the Drift and Temperature Anisotropy of Alpha Particles in the Solar Wind
研究了太阳风中α粒子的微分流和温度各向异性导致平行传播的Alfvén/离子回旋（A/IC）波和快磁声/哨声（FM/W）波不稳定的条件.我们专注于$w_{\parallel α} \gtrsim 0.25 v_{\mathrm A}$的极限，其中$w_{\parallel α} $是平行α粒子的热速度和$v_{\mathrm A}$是阿尔文速度。我们推导出这些波的不稳定阈值的解析表达式，例如，最小不稳定α粒子束速度如何取决于$w_{\parallel α}/v_{\mathrm A}$、α粒子温度各向异性程度和α与质子温度比。我们验证我们的分析结果，使用数值解的完整的热等离子体色散关系。与以前的工作一致，我们发现，温度各向异性允许A/IC波和FM/W波变得不稳定，在显著较低的值的α粒子束速度$U_α$比在各向同性温度的情况下。同样，相对于$U_α=0$的情况，差流降低了激发A/IC或FM/W波所需的最小温度各向异性。我们讨论了我们的结果的相关性，α粒子在太阳风近1 AU。
2013-08-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the importance of parallel magnetic-field fluctuations for electromagnetic instabilities in STEP
本文针对STEP托卡马克等离子体，通过回旋动理学模拟研究平行磁场涨落对电磁不稳定性的影响，分析MHD近似的适用性及局限性，明确大输运状态的成因并非仅源于δB∥物理。
2024-05-20 physics.plasm-ph
Stream instabilities in relativistically hot plasma
在相对论热电子背景下，导出了一般传输角下相对论离子束的不稳定性。结果表明，在垂直于流动方向的方向上的韦伯不稳定性是增长最快的模式，可能是第一次出现，与PIC模拟中看到的对齐的细丝一致。斜，准垂直模式增长几乎一样快，因为增长率只适度变化的角度，他们可能会扭曲或扭曲后的垂直模式饱和的灯丝。
2011-04-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Turbulence vs. fire hose instabilities: 3-D hybrid expanding box simulations
采用三维混合膨胀箱模拟方法研究了缓慢膨胀等离子体中衰减等离子体湍流与质子水龙带不稳定性之间的关系。我们施加一个初始的环境磁场沿径向方向，我们开始与大规模的，线性极化，随机相位Alfvenic波动与零交叉螺旋度的各向同性频谱。湍流级联迅速发展，导致弱质子加热，不足以克服膨胀驱动的垂直冷却。等离子体系统最终驱动产生准单色波包的平行和倾斜的消防水龙带不稳定性，减少质子温度各向异性。消防水龙带波活动具有低振幅，波矢量相对于由湍流级联主导的区域之外的环境磁场准平行/倾斜，并且仅在相对于环境磁场准平行/倾斜的方向上拍摄的一维功率谱中是可辨别的;在准垂直角度下，波活动被湍流背景隐藏。这些波部分被质子重吸收，部分耦合并参与湍流级联。它们的存在降低了峰度（一种测量不稳定性的方法）和香农熵，但增加了磁场波动的詹森-香农复杂性;这些变化相对于环境磁场是微弱的和各向异性的，目前还不清楚它们是否可以用来间接识别不稳定驱动波的存在。
2019-08-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the parallel and oblique firehose instability in fluid models
从流体的角度对质子平行和倾斜的水龙带不稳定性进行了简要的分析，并将结果与WHAMP代码获得的动力学理论解进行了比较。结果表明，经典的CGL模型非常准确地描述了这些不稳定性在足够长的空间尺度（小波数）的增长率。在小空间尺度（高波数）的这些不稳定性所需的稳定性自然需要色散效应和稳定是由于霍尔项和有限拉莫尔半径（FLR）的压力张量的修正。即使稳定是不完全准确的，因为在小的空间尺度上一个相对较强的无碰撞阻尼生效，我们发现，这些不稳定性的最大增长率和稳定的主要概念确实存在于流体的描述。然而，有差异，是相当明显的，当接近消防阀和澄清不同的配置文件为边缘稳定的状态与规定的最大增长率$γ_{max}$在这里考虑的简单流体模型和动力学描述。
2017-03-18 physics.plasm-ph
Perpendicular electron collisions in drift and acoustic wave instabilities
讨论了与碰撞漂移波不稳定性有关的垂直电子动力学和相关的碰撞。此外，这种不稳定性的小平行波数的限制进行了研究，它示出产生一个减少的波频率。它还表明，在这种情况下，实际上{ \em减少}较小的平行波数的增长率，而不是增长成正比的$1/k_z^2$。因此，生长速率似乎是角度依赖性的，并在某些特定的传播方向上达到最大值。对这种奇怪的行为给出了解释。一个类似的分析是在等离子体与非磁化离子和磁化电子，在存在密度梯度的声扰动。
2008-12-31 physics.plasm-ph
Understanding the saturation of proton-driven Weibel instabilities and implications for astrophysics
在小$α$极限下，推导了离子温度各向异性驱动的韦伯不稳定性的线性增长率和磁场饱和度，定义为$α=(T_\perp/T_\parallel)-1$，其中$T_\perp$和$T_\parallel$分别为垂直和平行于波矢的离子温度.结果表明，饱和磁能与初始离子能量的比例缩放为电子与离子质量比的四次方，$m/M$，与$α\leq M/m$的初始非磁化等离子体。粒子在细胞模拟确认的质量缩放，也表明，电子能量增益是相同的数量级的磁场能量。这意味着韦伯不稳定性不能提供一个比库仑更快的无碰撞机制来平衡离子-电子等离子体，离子最初比电子热得多，这是低光度天体物理吸积流的关键组成部分。本文的结果还表明，在无碰撞激波磁场产生研究中所用的大$α$极限公式，只有在$α\geq M/m$的情况下才是有效的。
2006-12-05 astro-ph physics.plasm-ph
Tearing Driven Reconnection: Energy Conversion Involving Firehose Kinetic Instabilities (2D Hybrid Möbius Simulations)
LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，巴黎西岱大学，塞吉-蓬图瓦兹大学，法国国家科学研究中心）；Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院天文研究所）；Institute of Atmospheric Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院大气物理研究所）；Institute for Humanity’s Unified Development（人类统一发展研究所）
本研究利用二维混合Möbius模拟，揭示撕裂驱动磁重联中磁能转化为离子动能和内能的过程，发现加热主要发生在磁岛内，而X点附近能量均分于流动和加热，且火蛇管不稳定性调节温度各向异性。
2026-06-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Electrostatic and whistler instabilities excited by an electron beam
电子束-等离子体系统在空间等离子体环境中普遍存在。在这里，使用达尔文粒子网格法，静电和哨声不稳定性的激励由旋转的电子束研究支持最近的实验室实验。假设总等离子体频率$ω_{pe}$大于电子回旋频率$Ω_e$。快速增长的静电束模式波通过减慢和松弛平行于背景磁场的电子束而在几个等离子体振荡中饱和。当它们饱和时，有限振幅静电束模式波可以与背景热电子的尾部共振，并将它们加速到束平行速度。生长较慢的哨声波主要以两种共振模式激发：（a）通过朗道共振，由于平行速度的束电子的反向斜率;（b）通过回旋共振，通过散射电子到更低的俯仰角和更小的能量。结果表明，对于场取向的电子束，哨声不稳定性可以被抑制的静电不稳定性，由于更快的能量转移率之间的电子束和静电波。哨声波和静电波之间的这种增长竞争取决于$ω_{pe}/Ω_e$的比例。在波的传播方面，电子束产生的静电波被限制在电子束区域，而电子束产生的哨声波传输能量远离电子束。
2017-07-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Proton temperature-anisotropy-driven instabilities in weakly collisional plasmas: Hybrid simulations
本文用二维混合膨胀箱模拟方法研究了弱碰撞、高β等离子体中的动力学不稳定性，其中库仑碰撞模型采用Langevin方程（对应于Fokker-Planck方程）。膨胀驱动平行或垂直的温度各向异性（取决于环境磁场的取向）。对于所选择的参数的库仑碰撞是重要的驱动程序，但不足以保持系统稳定的质子温度各向异性驱动的不稳定性。在平行的温度各向异性的情况下，占主导地位的倾斜消防水带的不稳定性有效地降低了各向异性的准线性方式。在垂直温度各向异性的情况下，占主导地位的镜像不稳定性产生相干的压缩结构，散射质子和降低温度各向异性。对于这两种情况下的不稳定性产生暂时足够的波能量，使相应的（异常）输运系数占主导地位的碰撞的和他们的属性是类似的无碰撞等离子体。
2014-09-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
A nonlinear theory of the parallel firehose and gyrothermal instabilities in a weakly collisional plasma
弱碰撞等离子体相对于磁场动态地发展压力各向异性。这些各向异性在略高于离子拉莫尔半径ρ i和远低于平均自由程λ mfp的尺度上触发等离子体不稳定性。它们的增长率是离子回旋频率的一小部分--比整体动力学或局部湍流快得多。不稳定性极大地改变了等离子体的输运性质，从而改变了等离子体的宏观动力学。它们的非线性演化驱动压力各向异性向边缘稳定性发展，并受等离子体β β i的控制。在这里，这种非线性演变是为最简单的分析处理的例子-平行消防水龙带不稳定性。在非线性区，解析理论和数值解预测长期增长的磁波动。它们发展出一个k^{-3}谱，从略大于ρ_i的尺度延伸到随时间长期增长的最大尺度（~t^{1/2}）;相对压力各向异性（\pperp - \ppar）/ \ppar趋于边缘值-2/β_i。边缘状态是通过磁场的变化而不是粒子散射来实现的。当存在平行离子热通量时，水龙带突变为新的陀螺热不稳定性（GTI），该不稳定性在压力各向异性达到水龙带稳定值时继续存在，该值可以为正值并受到热通量的限制。GTI的非线性演化也表现为磁涨落的长期增长，但谱最终由~ρ i l T/λ mfp附近的模主导，其中l T是平行温度变化的尺度。动量和热量传输的影响进行了推测。本研究的动机是星系团等离子体动力学。
2011-05-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The role of parametric instabilities in turbulence generation and proton heating: Hybrid simulations of parallel propagating Alfvén waves
本文通过多维混合模拟研究大振幅平行传播阿尔芬波的参数不稳定性，发现多维条件下衰变过程在高等离子体 beta 下仍可通过丝化/磁声不稳定性持续，并触发垂直湍流级联和场向波粒相互作用，导致质子加热。
2020-09-28 physics.plasm-ph physics.space-ph
Firehose instabilities triggered by the solar wind suprathermal electrons
例如，在来自太空的缺乏碰撞的等离子体中，太阳风、地球磁层、动力学不稳定性预计将在约束等离子体粒子的温度各向异性方面发挥主要作用，但只有在确定它们在这些环境中的性质之后才能给出明确的答案。本研究描述了超热电子布居存在下的电子消防管不稳定性的全谱，这些电子布居在空间等离子体中是普遍存在的。超热电子刺激周期性和非周期性分支，显著的是由非周期性模式向环境磁场倾斜传播所示的效果，其显著超过Lazar等人最近报道的平行（周期性）分支的生长速率，（2017a，MNRAS 464，564）。导出专门在等离子体参数方面，这种不稳定性的各向异性阈值也降低了超热电子的存在下，预测在太阳风条件下的增强的有效性。这些结果也可能与其他各种天体物理学背景有关，其中消防水龙带不稳定性涉及，例如，太阳耀斑、磁场重联点、吸积流或等离子喷流，导致日光层、星际介质和星系团中的冲击和同向旋转相互作用。
2018-11-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Viscous Heating and Instabilities in the Partially Ionized Solar Atmosphere
本文研究了部分电离太阳大气中粘度与磁扩散率的相互作用，发现平行和垂直粘度可阻尼波动、竞争等离子体加热，并与剪切和Hall扩散等机制共同引发多种粘性不稳定性。
2024-11-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Instabilities for a relativistic electron beam interacting with a laser irradiated plasma
本文研究了辐射场（RF）对相对论电子注-等离子体相互作用中产生的不稳定模的影响，假定$ω_{0} >ω_{p}$，其中$ω_{0}$是RF的频率，$ω_{p}$是等离子体的频率。这些不稳定的模式参数耦合到彼此由于RF和两个流和参数不稳定性之间的混合。色散方程是由束流-等离子体系统的动力学方程和麦克斯韦方程线性化得到的。为了突出辐射场的影响，我们提出了一个比较我们的分析和数值计算结果得到的非零RF与那些消失的RF。假设波束的漂移速度$\mathbf{u}_{b}$平行于激励的波矢量$\mathbf{k}$，详细考虑了RF的极化矢量$\mathbf{E}_{0}$相对于$\mathbf{k}$的两种特定的横向和平行配置。结果表明，在这两种几何形状的谐振和非谐振耦合不同的模式是可能的。当$\mathbf{E}_{0}$垂直于$\mathbf{k}$时，预期横向配置的生长率最大。在这种情况下，它表明，在一般的光谱的不稳定模式在$ω$- $k$平面分裂成两个不同的域与长和短波长，其中的不稳定模式主要是敏感的光束或RF参数，分别。在平行配置，$\mathbf{E}_{0} \parallel \mathbf{k}$，并在短波长的不稳定模式的增长率是敏感的光束和RF参数保持不敏感的RF在长波长。
2012-03-25 physics.plasm-ph
Resonant micro-instabilities at quasi-parallel collisionless shocks: cause or consequence of shock (re)formation
用多流体方法研究了两个互穿的准中性冷离子-电子等离子体。我们考虑一个等离子体准平行于嵌入另一个静态等离子体中的背景磁场的磁力线流动。如果流动变成超Alfvénic，我们表明，平行的R/L模式和垂直的X/O模式变得不稳定和增长的振幅。在线性理论中，我们发现一个不稳定模式的增长率曲线在每个模式特定的波数处有一个最大值。如果我们考虑一个类似激波的等离子体结构，我们发现增长最快的模式是与离子强烈相互作用的共振模式（与$k \sim r_{gi}^{-1}$）。在粒子模拟（PIC）中，我们观察到具有相同属性的共振波在冲击波形成的早期阶段被激发。一旦波变得非线性，它就会有效地散射离子并触发初始冲击波的形成。这意味着$\sim 4$的典型压缩比可以自然地作为高度共振的微物理过程的结果而出现。我们的模型的相互作用的离子反射的重组激波屏障在弱束的情况下，我们表明，上游波现在匹配的不稳定性，我们期望从方程。通过PIC模拟，我们解释了强束共振不稳定性如何在非线性阶段触发激波的形成，以及弱束不稳定性如何在非线性阶段重新形成和传播激波。我们在这里研究的微观不稳定性在很大程度上有助于冲击触发以及冲击本身的改造和传输。
2019-03-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Ion and Electron Acoustic Bursts during Anti-Parallel Magnetic Reconnection Driven by Lasers
磁重联在等离子体中将磁能转化为热能和动能。在众多的候选机制，离子和电子之间的相对漂移，或等效的电流驱动的离子声不稳定性，已被建议在耗散的磁能在无碰撞等离子体中发挥关键作用。然而，由于离子朗道阻尼和在实验室中求解德拜长度尺度的困难，它们在重联过程中的存在和有效性还没有得到很好的理解。在这里，我们报告了一个突然发病的离子声脉冲测量集体汤姆逊散射排气反平行磁驱动重联使用高功率激光。离子声脉冲之后是电子声脉冲，伴随着电子加热和体加速。我们重现这些观察与1D和2D粒子在细胞模拟中，电子外流射流驱动离子声学不稳定性，形成双层。这些层诱导电子双流不稳定性，产生电子声脉冲并激发电子。我们的研究结果表明，离子和电子声学动力学在重联时，离子朗道阻尼是无效的，适用于一系列的天体物理等离子体，包括近地空间，恒星耀斑，和黑洞吸积引擎的条件的重要性。
2023-03-29 physics.plasm-ph
Effect of temperature anisotropy on various modes and instabilities for a magnetized non-relativistic bi-Maxwellian plasma
利用均匀无碰撞磁化等离子体的动力学理论，对等离子体波和不稳定性作了进一步的评述，讨论了广义相对论介电张量的各向异性响应和任意分布函数的Onsager对称性。通常，我们观察到，对于这样的等离子体，只有那些磁场扰动垂直于环境磁场的电磁模式，即，B1 \perp B 0受各向异性的影响。然而，在斜传播中，所有模式都表现出这种各向异性效应。考虑非相对论性双麦克斯韦分布，在适当条件下研究广义介电张量的相关分量，导出了各种模式和不稳定性的色散关系。我们表明，只有电磁R-和L-波，那些来自他们和O-模式的热各向异性的影响，因为它们满足所需的条件B1 \perpB 0。相反，垂直传播的X模和由其衍生的模式（纯横向X模和伯恩斯坦模式）则没有这种效应。在一般情况下，我们注意到，热各向异性修改通过平行声学效应的平行传播模式，而它修改通过Larmor半径效应的垂直传播模式。在斜向传播的动力学阿尔芬波，热各向异性的影响的动力制度比它影响的惯性制度。广义快模表现出两种不同的声学效应，一种是在平行于环境磁场的方向上，另一种是在垂直于环境磁场的方向上。我们讨论了所有这些传播特性，并提出了图形插图。
2012-05-31 astro-ph.SR math-ph math.MP
Linear Dispersion Theory of Parallel Electromagnetic Modes for Regularized Kappa-Distributions
现场测量的速度粒子分布在空间等离子体偏离麦克斯韦（热）平衡，表现出增强的超热尾巴，这是很好地描述了标准的卡帕分布（SKD）。尽管它的成功应用，SKD是经常有争议的，由于一系列的非物理影响，如发散的速度矩，阻止宏观描述的等离子体。正则化卡帕分布（RKD）被引入到克服这些限制，但RKD-等离子体的色散特性尚未探索。本文计算了用RKD表征的等离子体中电磁模的频率波数色散和阻尼或增长率。这个任务是通过使用基于网格的动力学弥散解算器LEOPARD为任意回旋分布[P.Astfalk和F. Jenko，J. Geophys. Res. 122，89（2017）]。通过再现以前的SKD和Maxwellian获得的结果，我们验证了代码的功能。此外，我们应用各向同性和各向异性RKD研究了稳定的电磁电子回旋（EMEC）和离子回旋（EMIC）模式以及温度各向异性驱动的不稳定性，两者都是针对$T_\perp / T_\parallel > 1$的情况（EMEC和EMIC不稳定性）和$T_\perp / T_\parallel < 1$情况（质子和电子不稳定性），其中，$\parallel$和$\perp$表示与局部时间平均磁场平行和垂直的方向。只要截断参数$α$足够小，结果表明RKD在定性和定量水平上再现了SKD等离子体的色散曲线。然而，对于更高的值，会发生物理上显著的偏差。
2020-06-05 physics.plasm-ph
Effect of guide field on three dimensional electron shear flow instabilities in collisionless magnetic reconnection
我们研究了外部引导场和电流片厚度对由电子剪切流驱动的电子电流片的三维不稳定模的生长速率和性质的影响。增长最快的模式的增长率下降迅速与当前片的厚度，但增加缓慢的引导场的强度。增长最快的模式是撕裂型，只有薄电流片（半厚度$\approx d_e$，其中$d_e=c/ω_{pe}$是电子惯性长度）和零导场。对于有限的导场或较厚的电流片，最快增长的模式是非撕裂型。然而，最快的2-D撕裂模式和3-D非撕裂模式的增长率是相当薄的电流片（$d_e < $半厚度$ < 2\,d_e$）和小的引导场（的数量级的磁场支持电子电流片的分量的渐近值）。结果表明，电子-磁流体力学（EMHD）和磁流体力学（MHD）撕裂模的一般模式共振条件取决于有效耗散机制（分别为EMHD和MHD情况下的电子惯性和电阻率）。通常的撕裂模共振条件（$\mathbf{k}.\mathbf{B}_0=0$，$\mathbf{k}$是波矢，$\mathbf{B}_0$是平衡磁场）可以从弱耗散极限下的一般共振条件恢复。从一般模式共振条件出发，得到了撕裂模存在的必要条件（与电流片厚度、导场强度和波数有关）。
2015-04-06 physics.plasm-ph
Lower-Hybrid Drift Instabilities in a magnetic nozzle
针对磁喷嘴中可能存在的E×B装置共有的非稳态不稳定性问题，开展含平行不均匀性等效应的局部线性分析与准线性分析，预测了角向不稳定性范围并明确平行梯度的驱动作用。
2024-12-13 physics.plasm-ph
Drift-Alfven instabilities of a finite beta plasma sheared flow along a magnetic field with inhomogeneous ion temperature
本文研究了具有可比的非均匀离子温度和均匀电子温度的有限β等离子体在磁场排列（平行）剪切流中的漂移-阿尔芬不稳定性。在数值求解静电势和电磁势方程组的基础上，定量地讨论了不稳定性的发展。结果发现，占电磁离子动力学响应，这通常被忽略了在现有的讨论中的漂移阿尔芬不稳定性的稳定等离子体，揭示了新的漂移阿尔芬不稳定性驱动的离子温度梯度，流速剪切，和离子朗道阻尼的耦合作用。激发的不稳定波具有沿磁场方向的相速度和离子的热速度，以及与频率相当的增长率。
2020-05-19 physics.plasm-ph
Temperature-dependent Saturation of Weibel-type Instabilities in Counter-streaming Plasmas
我们提出了第一个2X2 V连续Vlasov-Maxwell模拟的互穿，非磁化等离子体，研究两个流，斜，和双折射模式之间的竞争在弱相对论制度。我们发现，后非线性饱和的最快增长的双流和斜模式，有效的温度各向异性，驱动电流丝形成通过长期的韦伯不稳定性，有很强的依赖于逆流等离子体的内部温度。有效的温度各向异性是显着减少在较冷的等离子体比在较热的，导致数量级较低的磁化较冷的等离子体。韦伯型不稳定性的能量转换效率对内部束流温度的强烈依赖关系，对确定它们对许多天体物理和实验室等离子体观测到的磁化的贡献具有影响。
2019-02-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetic Shear Damped Polar Convective Fluid Instabilities
本文研究了磁场切变对高纬F层电离层$E\times B$（和/或引力）和电流对流不稳定性（CCI）的影响。结果表明，磁剪切降低了这些不稳定性的增长率。磁剪切诱导的稳定性在较大尺度（$\geq$几十公里）时更有效，而在闪烁引起的中等尺度（$\sim$几公里）时，增长率基本上不受影响。本征模式结构是本地化的合理的表面，由于有限的磁剪切，并打破了反射对称性，由于质心偏移的模式由平衡平行流或电流。
2017-09-08 physics.plasm-ph
Initial imprint effect on dynamic mitigation of plasma instability
本研究聚焦等离子体不稳定性动态抑制中的初始印记效应，验证了脉冲整形可降低该效应，完善了基于相位控制的等离子体不稳定性抑制方法。
2024-06-21 physics.plasm-ph
Electromagnetic instabilities of low-beta alpha/proton beams in space plasmas
不同种类或粒子群之间的相对漂移是太阳等离子体流出的特征，例如，在太阳风、日冕物质抛射和行星际冲击的快速气流中。本文的特点的分散性和稳定性的低β α/质子漂移在没有任何固有的热各向异性，这通常是调用，以刺激各种不稳定性。这里推导的色散关系描述了不稳定性的全谱及其随传播角度和等离子体参数的变化。结果揭示了电磁质子回旋和α回旋模式的不稳定性之间的潜在竞争。对于特定于低β太阳风的条件，例如，在外日冕的低日心距离处，不稳定性作用于α回旋分支。的α回旋模式的增长率系统地刺激（平行）等离子体β和/或α-质子的温度比。因此，人们可以预期，即使在没有温度各向异性的情况下，这种不稳定性也会发展，有可能有助于对所观察到的α粒子漂移进行自洽调节。
2020-06-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Fast Reconnection in High-Lundquist-Number Plasmas Due to Secondary Tearing Instabilities
大尺寸系统中的薄电流片超过临界值的Lundquist数是不稳定的超Alfvenic撕裂不稳定性。增长最快的不稳定性的增长率相对于伦德奎斯特数的缩放示出遵循从经典的撕裂模式的色散关系。由于这种不稳定性，该系统实现了一个非线性的重连率，似乎是弱依赖于Lundquist数，并大于Sweet-Parker率的数量级（对于考虑的Lundquist数的范围）。这种快速重联的制度似乎是可实现的动态和高度不稳定的薄电流片，而不需要电流片是湍流。
2009-09-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Instabilities in a current sheet with plasma jet
研究了等离子体喷流存在下磁流体动力学电流片的稳定性问题。电流方向垂直于电流片的法线，我们分析了两种情况：（1）电流沿磁场的反平行分量流动;（2）电流垂直于磁场的反平行分量流动。导出了一个广义方程组，并将其作为边值问题求解。对于第一种情况，我们证明了在$V_0/B_0 \lesssim 2$（其中$V_0$和$B_0$分别为射流速度和上游Alfvén速度）处的磁场作用下，流动扭折模是稳定的，并且不受电阻率的显著影响。在$V_0/B_0 \lesssim 1$处，流香肠模稳定，在有限电阻率下，流撕裂模可以过渡到流撕裂模。流撕裂模式比纯撕裂模式具有更大的增长率，但最大增长率与Lundquist数之间的标度关系保持不变。当射流垂直于磁场的反平行分量时，最不稳定的香肠模式通常是垂直的（沿着射流的波矢量），而没有引导场。但是，在有限的引导场的情况下，最不稳定的香肠模式可以是倾斜的，这取决于射流速度和引导场强度。
2022-06-07 physics.plasm-ph physics.space-ph
Neutrino-driven electrostatic instabilities in a magnetized plasma
本文考虑了中微子束对Trivelpiece-Gould模的不稳定作用，假设在磁化等离子体中的静电扰动是由电子在中性离子背景中组成的，通过电-弱相互作用产生的有效中微子力耦合到中微子种上.磁场被发现显着提高线性不稳定性增长率，计算超新星II型环境。在形式上，对于波矢平行或垂直于磁场的情况，用适当的Trivelpiece Gould频率代替等离子体频率，从未磁化的情况得到不稳定性增长率。还得到了与斜传播相关的增长率。
2017-12-15 physics.plasm-ph
PM2D: A parallel GPU-based code for the kinetic simulation of laser plasma instabilities in large scale plasmas
针对激光等离子体不稳定性（LPIs）的动理学模拟，本文开发了基于GPU的二维并行代码PM2D，采用全波流体模型与粒子-网格方法，在保持自洽动理学效应的同时大幅降低了计算成本和数值噪声，支持数十亿网格的ICF实验尺度模拟。
2024-04-22 nucl-th physics.plasm-ph
Identification of electrostatic two-stream instabilities associated with a laser-driven collisionless shock in a multicomponent plasma
静电双流不稳定性在静电无碰撞激波形成中起着重要作用。它们是一种关键的耗散机制，导致离子加热和加速。由于冲击加速离子的数量和能量取决于不稳定性，因此精确识别主动不稳定性是重要的。二维粒子在细胞模拟多组分等离子体揭示离子反射和加速在冲击波前，激发纵向传播的静电不稳定性，由于非振荡分量的静电场在上游地区的冲击，和产生向上和向下移动的速度分量内的扩展离子组件。使用一维静电等离子体色散函数，其中包括电子和离子的温度效应，C2 H3Cl等离子体的不稳定性的线性分析表明，最不稳定的模式是静电离子束双流不稳定性（IBTI），这是弱依赖于电子的存在。IBTI是由膨胀的质子和碳离子群体之间的速度差激发的。有一个静电电子-离子双流不稳定性与一个小得多的增长率与人口的质子在冲击反射。与激光驱动的无碰撞冲击相关联的快速增长的IBTI的激发增加了准单能离子束的亮度。
2021-10-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Hybrid Paricle-in-Cell Simulations of Electromagnetic Coupling and Waves From Streaming Burst Debris
各种系统可以模拟为电离碎片进入磁化的、无碰撞的背景等离子体的点状爆炸，包括天体物理学的例子、空间中的主动实验和激光驱动的实验室实验。平行于磁场的爆炸碎片流可能会驱动多重共振和非共振离子-离子束不稳定性，其中一些可以有效地将碎片能量耦合到背景，甚至可能支持冲击的形成。我们提出了一个大规模的混合动力（动力离子+流体电子）的粒子在细胞（PIC）模拟，从3-D爆炸延伸数百个离子惯性长度，解决这些不稳定性。我们表明，这些不稳定性的字符显着不同的1-D等效的存在下，独特的横向结构。额外的2-D模拟探讨碎片束的长度，宽度，密度和速度如何影响碎片背景耦合，与准平行冲击的产生的影响。
2021-12-22 physics.plasm-ph
Plasma instabilities and magnetic-field growth in clusters of galaxies
我们表明，在非常一般的条件下，集群等离子体线程弱磁场受到非常快速增长的等离子体不稳定性驱动的各向异性的等离子体压力（粘性应力）相对于局部方向的磁场。这种各向异性会自然地出现在任何弱磁化的等离子体中，这些等离子体具有低碰撞性并受到搅拌。磁场必须足够弱以使不稳定性发生，即，beta>Re^{1/2}。不稳定性是由扩展的MHD模型与Braginskii粘度捕获。然而，它们的增长率与波数成比例下降到离子陀螺标度，所以MHD方程与Braginskii粘度是不好的，一个完全的动力学处理是必要的。这种不稳定性会导致星系团中的磁场在宇宙学平凡的时间尺度（约10^8年）上从约10^{-18} G的种子强度放大到约10 microG的动力学重要强度。在放大阶段产生的场的尺度比观察到的小得多。预测饱和场的尺度和结构需要磁化团簇湍流的动力学理论。
2005-08-03 astro-ph nlin.CD physics.plasm-ph
Instabilities, Anomalous Heating and Stochastic Acceleration of Electrons in Colliding Plasmas
研究了两个膨胀等离子体云的碰撞，着重讨论了等离子体混合层中的不稳定性和电子碰撞。这项工作与爆炸产生的激光或z箍缩等离子体的实验室实验直接相关，但也可能阐明天体物理或空间物理背景下自然发生的等离子体碰撞。在以前的出版物[1，2]中，我们已经研究了，分析和数值，从互穿电晕发射的两个平行的线在真空室中蒸发的流动。研究的主要重点是一般的流动模式和低混杂和薄壳不稳定性，在某些条件下发展的碰撞层。本文围绕两个等离子体相互渗透的初始阶段。双流离子-离子不稳定性，有效的电子加热，和随机加速在这个阶段占主导地位的等离子体混合。绝热（可逆）电子加热和随机（不可逆）的加速和加热机制，由不稳定驱动的电场，被认为是。这种不可逆性是由波电场中的电子逃逸加速和离子和中性粒子的俯仰角散射共同作用的结果。
2022-01-11 physics.plasm-ph
Magnetofluid dynamics of magnetized cosmic plasma: firehose and gyrothermal instabilities
磁化弱碰撞宇宙等离子体的全球动力学和湍流描述的一般磁流体方程，包含压力各向异性和热通量，必须从微观等离子体动力学理论计算。它表明，即使没有详细的计算的压力各向异性或热通量，人们发现宏观尺度的动力学是一般不稳定的微尺度Alfvenically极化波动。两个不稳定性被认为是详细的：平行消防水龙带不稳定性（包括有限拉莫尔半径的影响，确定最快的增长模式）和gyrotothermal不稳定性（GTI）。后者是一个新的结果-它表明，平行的离子热通量不稳定Alfvenically极化波动，即使在没有所需的消防水管的负压各向异性。主要结论是，压力各向异性和热通量触发等离子体微不稳定性，因此，它们的值将可能由这些不稳定性的非线性演化。理解这种非线性演化的想法进行了讨论。认为宇宙等离子体一般是“三尺度系统”，包括全球动力学、中尺度湍流和微尺度等离子体涨落。天体物理学的例子被认为是冷核心的星系团，它是注意到，观察点在集群中的湍流是在一个边缘状态相对于等离子体微不稳定性，所以它是等离子体微物理学，是可能设置的加热和传导性能的内集群介质。特别是，推导出GTI所隐含的温度波动的规模上的下限。
2010-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The role of plasma instabilities in relativistic radiation mediated shocks: stability analysis and particle-in-cell simulations
相对论辐射介导激波（RRMS）可能在巨大的宇宙爆炸中形成。这种激波的结构和发射受激波过渡层内大量产生的电子-正电子对的调节。最近有人指出，大量的正电子内的冲击导致不同的等离子体成分的速度分离，这是预期诱导等离子体不稳定性的快速增长。本文研究了电子-离子等离子体在辐射力作用下的微不稳定性增长的层次结构。线性稳定性分析表明，这样的系统是不稳定的各种等离子体模式的增长，最终成为占主导地位的离子和对之间的相对漂移驱动的电流抑制不稳定性。这些结果是验证粒子在细胞模拟，进一步探测的非线性制度的不稳定性，和对离子耦合的微湍流电磁场。基于这种分析，我们推导出一个减少的传输方程的粒子通过俯仰角散射的微湍流，并证明它可以耦合不同的物种，并导致非绝热压缩通过焦耳加热。加热的对，可以想象，非热分布的形成，所产生的微湍流，可以影响所观察到的冲击爆发信号的方式无法解释目前的单流体模型。
2022-01-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Linear Instabilities Driven by Differential Rotation in Very Weakly Magnetized Plasmas
我们研究了弱磁化差分旋转等离子体在无碰撞动力学理论和Braginskii的碰撞，磁化等离子体理论的线性稳定性。我们专注于非常弱的磁化极限，这对于理解天体物理磁场如何产生和在高红移下被放大是很重要的。我们表明，流体理论的单一不稳定性-磁张力介导的磁旋转不稳定性-被两个不同的不稳定性，一个与离子和一个与电子。每一种都有不同的方式来利用差动旋转的自由能。离子不稳定性是由有限离子回旋频率（回旋粘度）引起的跨磁场线的动量粘性传输驱动的;增长最快的模式的波长明显长于MHD和Hall MHD预测。电子不稳定性是由微分旋转产生的温度各向异性驱动的哨声模式;生长时间可以比旋转周期短几个数量级。电子不稳定性是更广泛的一类不稳定性的一个例子，这些不稳定性通过它们产生的温度各向异性进入微分旋转或剪切的自由能。我们简要地讨论了我们的结果的应用，平面剪切流的稳定性，并表明，这种流动是线性超稳定的流体陀螺粘度的存在。我们还简要地描述了我们的结果的影响磁场放大的高红移星系的维里化晕。
2014-12-02 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
