Nonlinear frequency shift of electrostatic waves in general collisionless plasma: unifying theory of fluid and kinetic nonlinearities
导出了一般无碰撞等离子体中强朗缪尔波的非线性频移的透明渐近形式。该公式同时描述了流体和动力学效应。流体的非线性表示，第一次，通过等离子体介电函数，和动力学非线性帐户的光滑分布和捕获粒子束。各种已知的极限标度作为特殊情况再现。计算避免了微分方程，并可直接推广到其他非线性等离子体波。
2015-07-27 physics.plasm-ph
Collisionless Damping of Low-Frequency Magnetosonic Pulses in a Two-Ion-Species Plasma
本文对两种离子等离子体中的低频磁超声波脉冲进行了理论研究和基于三流体模型的一维电磁模拟程序的模拟，特别关注少数重离子的动力学。结果表明，重离子可以从脉冲中获得一定的能量。由于这种能量转移，即使等离子体是无碰撞的并且脉冲传播垂直于磁场，脉冲也会被衰减。
1999-05-31 physics.plasm-ph
Processes in current sheets responsible for fast energy conversion in the magnetospheric collisionless plasma
磁层等离子体结构的动力学本质上具有间歇性的慢相和快相。快速转变是一个非线性过程，失去平衡，最终缓慢的准静态演变。这个过程被分析为一个动态分岔。无论是撕裂模扰动还是气球模扰动，在演化过程中达到边缘稳定状态时，都会出现这种现象。由此产生的力的不平衡导致自发形成的非线性动力学薄电流结构。它们要么是一对缓慢的无碰撞激波，要么是嵌入较厚等离子体片结构中的特定各向异性薄电流片。两者都是强烈能量转换的场所，它们在磁层无碰撞等离子体中实现快速磁重联。
2013-01-29 physics.plasm-ph
Counter-Streaming Beams in Collisionless Pair Plasma Instability Systems II: Spectral Cone and Spectral Wave Mode Analysis
University of Kansas（堪萨斯大学）
本文通过粒子网格模拟的谱分析，研究无碰撞对等离子体中Weibel不稳定性的谱趋势，探讨功率对视角和频率的依赖，并关联系列首篇结果。
2025-10-24 physics.plasm-ph
Kinetic simulations of electron pre-energization by magnetized collisionless shocks in expanding laboratory plasmas
在超音速等离子体流相互作用的空间和天体物理系统中，例如在太阳风、太阳风顶和超新星遗迹中，无碰撞激波是常见的特征。最近的实验能力和诊断允许对高马赫数激波进行详细的实验室研究，因此，这可以成为了解各种天体物理环境中激波动力学的一种有价值的方法。使用二维粒子模拟与库仑二元碰撞算子，我们证明了产生高能电子的机制和实验要求，在实验室高马赫数无碰撞冲击检测这一过程。我们通过参数研究表明，在激光驱动的膨胀等离子体实验中，磁化无碰撞冲击加速电子是可行的。
2020-12-02 physics.plasm-ph
Momentum-Exchange Current Drive by Electrostatic Waves in an Unmagnetized Collisionless Plasma
本文研究了无磁化无碰撞等离子体中多物种与静电波相互作用通过动量交换驱动电流的机制，推导了通用公式，并以 Langmuir 波和离子声波为例进行了说明。
2020-04-21 physics.plasm-ph
Propagation and collisionless damping of topologically-protected surface plasma waves in non-uniformly magnetized plasma columns
本文将拓扑保护表面等离子体波理论扩展至有限尺寸磁线圈产生的三维磁场，发现TSPWs沿磁场减弱方向传播时会在局部倏逝区域被无碰撞吸收且反射可忽略。
2025-09-16 physics.plasm-ph
Head-on collision of ion-acoustic solitary waves in a collisionless plasma
研究了无碰撞等离子体中离子-声孤立波与冷离子和玻尔兹曼电子的迎头碰撞。结果表明，孤立波足够大的振幅不保留其身份碰撞后。它们的振幅减小，形态改变。本文给出了等势孤波迎头碰撞后的势振幅和离子、电子密度随初始振幅的变化关系。
2017-11-27 physics.plasm-ph
Nonlinear dispersion of stationary waves in collisionless plasmas
从单粒子振荡中心哈密顿量出发，得到了无碰撞等离子体中一般驻波的非线性色散的非微分形式。对于非磁化等离子体中的静电振荡，作为一个典型的例子，线性介电函数被广义化，和被困粒子的波频移$Δω$的贡献被发现解析作为波振幅$a$的函数。平滑分布像往常一样产生$Δω\sim a^{1/2}$。然而，束状分布的陷阱电子导致不同的幂律，甚至对数非线性，这是作为相同的色散关系的渐近极限。
2011-05-01 physics.plasm-ph
Density bump formation in a collisionless electrostatic shock wave in a laser-ablated plasma
实验观察到飞秒激光烧蚀铝箔时，在无碰撞静电冲击波的前端出现密度隆起。我们已经进行了数值模拟的动力学的这种现象的发展，同时产生的一个包的离子声波，暴露于一个持续流动的高能电子，在无碰撞等离子体。我们提出了所观察到的效果的物理解释，并表明，凸块由过境粒子，即，从致密的等离子体层的加速离子，和稀释的背景等离子体，由纳秒激光预脉冲在烧蚀过程中形成的离子。
2016-07-07 physics.plasm-ph
Fitting the dielectric response of collisionless plasmas by continued fractions
本文提出了一种计算任意简并度下热无碰撞等离子体介电响应的近似方法。一个T-分数表示从已知的小和大的参数的介电函数的实部的扩展。用一种改进的Q-D算法生成连分数的部分分子和部分乘子。对于退化参数$θ$的几个典型值，给出了扩展系数和部分分子和命名的扩展表，允许容易地实现拟合函数。并进行了误差分析。
2009-08-06 physics.plasm-ph
Equilibrium probability distribution of a conductive sphere's floating charge in a collisionless, drifting Maxwellian plasma
等离子体中的尘埃颗粒具有波动的电荷，过去的工作得出结论，在静止的无碰撞等离子体中的球形颗粒具有基本上高斯的电荷概率分布。本文延伸到流动的等离子体和任意大的领域，推导出解析电荷概率分布的归一化常数。我们发现，这些分布也有很好的高斯近似，其均值和方差的解析表达式。
2014-01-27 physics.plasm-ph
Collisionless Absorption of Intense Laser Beams by Anharmonic Resonance
啁啾脉冲放大技术发明20年后，高密度物质对强激光辐射无碰撞吸收的物理机制仍然没有得到充分的理解。我们表明，在自生等离子体电位的单等离子体层（冷等离子体模型）或个别电子（暖等离子体），分别非谐共振，构成了领先的物理机制的碰撞无吸收在过密等离子体。类似于碰撞，共振提供了自由电子电流相对于驱动激光场的有限相移，这对于从激光束到任何介质的能量转移是必需的。文中还提出了一种新的有效的波浪破碎方案。
2008-05-13 physics.plasm-ph
Evolutionarity of MHD shock waves in collisionless plasma with heat fluxes
本文在 8 矩近似下研究带热通量无碰撞等离子体中 MHD 激波的演化性，利用平行激波解在无量纲参数平面上确定快、慢激波的演化区域。
2024-01-28 physics.plasm-ph
Collisionless damping of electron waves in non-Maxwellian plasma
本文对所谓的朗道阻尼理论进行了批判。本文分析了具有非麦克斯韦和类麦克斯韦电子能量分布函数的均匀无碰撞等离子体半无限平板中纵（电）和横（电磁和电子）波的标准色散方程的解。一个被认为是最典型的情况下的δ函数型分布函数（等离子体流与单色电子）和分布函数，不同的麦克斯韦的盈余，以及短缺的麦克斯韦分布函数的尾部。结果表明，存在的情况下，所考虑的碰撞阻尼和非阻尼电子波，即使在非麦克斯韦分布函数的情况下。
2008-03-30 physics.plasm-ph
Collisionless plasma interpenetration in a strong magnetic field for laboratory astrophysics experiments
对强磁场环境下面向天体物理的激光与物质相互作用实验进行了理论分析。结果表明，等离子体在环境磁场中的碰撞意味着电子密度和磁场分布的显著扰动。这种瞬变阶段很难在天体物理现象中观察到，但可以在实验室实验中进行研究。分析模型，这是支持粒子在细胞模拟。
2014-02-08 physics.plasm-ph
Distinct parallel electrostatic collisionless shocks in hot-cold ablative mixing plasmas
本研究通过一维VPIC模拟和理论分析，揭示了热冷烧蚀混合等离子体中平行静电无碰撞激波的形成机制，发现其主要受温度而非压力控制，并阐明了电子热通量的自由流极限与对流标度特性。
2025-03-31 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
Kineclinic magnetogenesis in relativistic collisionless plasmas
Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）
该研究提出相对论性非碰撞等离子体中动能学效应的机制，通过粒子-网格模拟验证了其在磁场和涡量生成中的作用。
2026-01-09 physics.plasm-ph
Emergence of MHD structures in a collisionless PIC simulation plasma
采用一维粒子模拟方法，模拟了在初始均匀垂直磁场中稠密等离子体向稀等离子体的膨胀过程。稠密等离子体以快速稀疏波的形式膨胀。被加速的稀等离子体通过其背面的切向不连续性与稠密等离子体分离。在其前部形成一个马赫数为1.5的快速磁声激波。我们的模拟演示了波的色散如何加宽激波过渡层成为一个非线性快磁声波的训练。
2017-08-26 physics.plasm-ph
Free energy sources in current sheets formed in collisionless plasma turbulence
宏观能量无碰撞耗散为热是空间和天体物理等离子体的一个未解决的问题，例如，太阳风和地球的磁鞘。考虑中最可行的过程是宏观能量到动力学尺度的级联，其中无碰撞等离子体过程耗散能量。空间观测和数值模拟表明，在湍流等离子体中动力学尺度电流片的形成。这些CS中的不稳定性可以提供无碰撞耗散并影响湍流。物理量的空间梯度和非麦克斯韦速度分布函数为CS等离子体不稳定性提供了自由能源。为了确定由等离子体密度和电子/离子体速度的空间梯度在CS中形成的无碰撞湍流等离子体与外部磁场$\mathbf{B}_0$提供的自由能量源，我们进行了二维PIC混合模拟和解释的模拟模型的限制内的结果。我们发现，在无碰撞湍流等离子体中，离子尺度的CS主要是由电子剪切流形成的，即，CS内部的电子体积速度远大于离子体积速度，而通过CS的密度变化相对较小（$<$ 10%）。电子体速度和因此片内的电流密度主要平行于$\mathbf{B}_0$。垂直的电子和离子体速度的剪切产生平行的电子和离子流涡旋。在CS内部，平行电子流涡度超过平行离子流涡度，在CS中心附近改变符号，并在CS边缘附近达到峰值。在CS形成期间，CS附近出现离子温度各向异性。它与平行的离子流和电子流涡度呈正相关。理论估计支持模拟结果。
2021-08-05 physics.plasm-ph
Available energy and ground states of collisionless plasmas
本文考虑了无碰撞等离子体在静电涨落作用下的能量收支，并计算了在各种限制等离子体运动可能形式的约束条件下，热能超过最小值的情况。该过量测量多少热能“可用于”转化成等离子体不稳定性，并且因此构成等离子体稳定性的非线性测量。具有零可用能量的分布函数定义了“基态“，在这个意义上，它的能量不能通过任何线性或非线性等离子体运动而降低。在具有小密度和温度波动的弗拉索夫等离子体中，可用能量与这些量的均方成比例，并且超过理想或电阻磁流体力学中的相应能量。如果第一或第二绝热不变量守恒，则基态通常具有不均匀的密度和温度。磁约束等离子体通常不处于任何基态，但某些类型的仿星器等离子体相对于保持这两个绝热不变量的波动是如此，使得等离子体对这种波动线性和非线性稳定。被偶极磁场限制的等离子体也可以享受类似的稳定性。
2017-06-16 physics.plasm-ph
Formation of collisionless shocks in magnetized plasma interaction with kinetic-scale obstacles
我们调查的形成碰撞磁化冲击触发磁化等离子体流和微型（等离子体动力学尺度的顺序）磁障碍之间的相互作用诉诸大规模并行，全粒子模拟，包括电子动力学。通过独立地改变偶极磁矩和等离子体磁化强度的大小来确定在这些物体前面产生压缩等离子体区域的临界障碍物尺寸。我们发现，障碍物的有效尺寸取决于偶极和等离子体内部磁场之间的相对取向，我们表明，这可能是至关重要的，以形成一个小尺度结构的冲击。我们研究了不同磁场位形下磁层顶的微观物理，并与全三维模拟结果进行了比较。最后，我们评估的参数范围，这样的微型磁化冲击，可以在实验室实验中探索。
2017-01-19 physics.plasm-ph
Strong collisionless damping of the low-velocity branch of electromagnetic wave in plasmas with Maxwellian-like electron velocity distribution function
用有理多项式分式近似代替Maxwell分布指数，得到了电子波色散方程中数值发散积分主值的精确解析表达式，并计算了主值。同时我们的计算也表明了电磁低速场存在很强的无碰撞阻尼具有类麦克斯韦电子速度分布函数的等离子体中的（电子）波在一些小的（百分之几的数量级）处与大电子密度的主要区域中的麦克斯韦分布有差异，然而，由于分布尾部的差异，其中电子密度本身小得可以忽略不计。
2007-09-14 physics.plasm-ph
Formation and Dynamics of Vortex Structures in Pure and Gas-Discharge Nonneutral Collisionless Electron Plasmas
本文对纯电子和气体放电电子非中性等离子体中涡旋结构的形成、相互作用和动力学过程的实验研究结果作了比较分析。讨论了这两种等离子体中涡旋结构的形成和行为的一般过程。的现象，只发生在这些等离子体之一，也被认为是。结果表明，涡旋结构行为的差异是由不同的非中性电子等离子体初始状态引起的。讨论了涡旋结构在非中性电子等离子体中的作用。
2013-08-25 physics.plasm-ph
Shielding of absorbing objects in collisionless flowing plasma
本文利用线性化的等离子体离子动力学方程，考虑了带电吸收体（尘埃颗粒）对离子的吸附，研究了尘埃颗粒在流动的无碰撞等离子体中的静电屏蔽。研究了吸收对颗粒势吸引部分的影响。对于亚热离子流，在垂直于离子流的方向上的颗粒势的吸引部分可以显着减少或完全破坏，这取决于吸收率。然而，对于超热离子流，吸收对垂直于离子流方向上的颗粒吸引力的影响呈指数弱。因此，有人认为，在超热离子流的限制下，吸收对晶粒屏蔽电位的影响可以安全地忽略典型的晶粒尺寸相关的复杂等离子体。
2010-07-06 physics.plasm-ph
Nonlinear longitudinal current, generated by two transversal electromagnetic waves in collisionless plasma
考虑了电子气体任意程度简并的经典等离子体。在等离子体中有两个外电磁场在传播。因此，需要在这些磁场上找到等离子体响应。从无碰撞等离子体动力学弗拉索夫方程出发，得到了两个电场强度在平方律近似下的分布函数。导出了任意温度（任意退化程度的电子气体）下的电流计算公式。这个公式包含一个一维求积。结果表明，非线性因素导致沿波矢方向的纵向电流的出现。该纵向电流垂直于在线性分析处接收到的已知横向经典电流。波数的小值的情况下被认为是。对无量纲电流大小随电磁场波数和振荡频率的变化进行了图解比较。
2015-05-26 physics.plasm-ph
The gyrokinetic dispersion relation of microtearing modes in collisionless toroidal plasmas
本文通过求解线性化回转动力学方程、准中性条件和安培定律，推导出无碰撞低β环向等离子体中微撕裂模的色散关系，揭示其由电子温度梯度经磁漂移驱动，为聚变装置抑制该不稳定性提供快速评估工具。
2024-02-26 physics.plasm-ph
Compressible Turbulence as a Source of Particle Beams and Ion Bernstein Waves in Collisionless Plasmas
Universität Potsdam（波茨坦大学）；Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY)（德国电子同步辐射中心）
通过高分辨率粒子云模拟，研究可压缩湍流如何通过渡越时间阻尼产生超热电子和质子束，并在亚离子尺度激发离子伯恩斯坦波，揭示其在无碰撞等离子体湍流中驱动跨尺度能量传输和动能耗散的核心作用。
2026-05-22 physics.plasm-ph
Particle Velocity Distributions in Developing Magnetized Collisionless Shocks in Laser-Produced Plasmas
我们提出了第一个实验室观测的时间分辨的电子和离子的速度分布形成，磁化无碰撞冲击。利用探测激光束的汤姆逊散射观测了激光驱动的超音速活塞等离子体膨胀通过磁化环境等离子体的相互作用。从汤姆逊散射光谱，我们测量时间分辨的电子密度，温度和离子流速，以及空间分辨的磁场从质子照相。我们观察到的直接证据的清扫和加速周围的离子，磁场压缩，和随后的变形的活塞离子流，关键步骤在冲击波形成。甚至在冲击波完全形成之前，我们就观察到了与活塞离子堆积有关的强烈的密度压缩和电子加热。结果表明，实验室实验可以探测与无碰撞冲击有关的粒子速度分布，从而补充航天器飞行任务进行的类似测量。
2018-11-15 physics.plasm-ph
Biermann-battery driven magnetized collisionless shock precursors in laser produced plasmas
本研究在OMEGA装置上通过激光产生磁化等离子体与未磁化氢等离子体碰撞，首次完整观测到Biermann电池驱动的磁化无碰撞激波前驱，结合多类模拟验证了相关过程与电子加速结果。
2024-09-04 physics.plasm-ph
A non-local fluid closure for modeling cyclotron resonance in collisionless magnetized plasmas
本文发展了一种考虑回旋共振效应的无碰撞磁化等离子体的流体描述。遵循与朗道流体封闭相同的方法，与横向电磁波动相关的热通量分量近似为波数空间中低阶矩的线性组合。封闭成功地再现了线性回旋共振的电磁波传播平行于环境磁场。在有限温度各向异性的存在下，该模型给出了近似正确的预测通过回旋共振不稳定。一个非线性模拟表明，波的增长与线性理论一致，其次是初始各向异性的减少，最后，饱和的不稳定性。各向同性可以用准线性理论来理解，该理论是在流体模型的框架内发展的，但与其完全动力学的对应物非常相似。结果表明，线性和非线性无碰撞等离子体响应近似地包含在流体模型中。
2021-03-16 physics.plasm-ph
Head-on collision of ion acoustic shock waves in collisionless plasma with pair-ions and electrons
研究了由正负离子和电子组成的非磁化无碰撞等离子体系统中离子-声冲击波（IASW）的迎头碰撞及其对冲击波（单调和振荡）形成和相移的影响。孤子解是从双侧Korteweg-de Vries Burger（KDVB）方程导出的。采用扩展的Poincare-Lighthill-Kuo（ePLK）方法得到KdVB方程。假设负离子是不动的，电子在等离子体中遵循玻尔兹曼能量分布。等离子体的参数，如密度比和运动粘度的静电激波轮廓，相移，振幅，形成的冲击（单调和振荡），以及对孤立子的解决方案的影响进行了研究。结果表明，正负离子的密度比对冲击波的形成和碰撞后的相移起着至关重要的作用。
2018-06-06 physics.plasm-ph
Diffusion and Radiation in Magnetized Collisionless Plasmas with High-Frequency Small-Scale Turbulence
磁化的高能量密度等离子体通常会有很强的电磁涨落，其相关尺度小于电子的拉莫尔半径。在这样的等离子体中，来自电子的辐射与同步加速器和回旋加速器辐射明显不同，它们的能量和俯仰角扩散密切相关。在本文中，我们提出了一个全面的理论和数值研究的粒子在冷，“小尺度”朗缪尔和哨声模式湍流的传输及其关系的辐射光谱同时产生的这些粒子。我们强调，这种关系是一个极好的诊断工具的实验室，天体物理，行星际和太阳等离子体的平均磁场和强大的小尺度湍流。
2015-12-03 physics.plasm-ph
Numerical study of Weibel instability driven by anisotropic electron temperature in collisionless plasmas
本研究针对无碰撞等离子体中电子温度各向异性驱动的Weibel不稳定性开展数值模拟，对比全动理学与离子动理-电子十矩流体的混合模型，验证了流体方法在大尺度系统中模拟该不稳定性的可行性。
2023-05-05 physics.plasm-ph
Collisionless shock acceleration in the corona of an inertial confinement fusion pellet with possible application to ion fast ignition
采用二维Particle-In-Cell模拟方法研究了惯性约束聚变弹丸压缩核芯周围电晕等离子体中的无碰撞激波加速。我们表明，强激光脉冲与长尺度等离子体电晕相互作用能够在临界密度附近发射无碰撞冲击。该非线性波通过等离子体反射并加速背景离子而向上传播。我们的研究结果表明，质子的特性适合于离子快点火可以通过这种方式实现。
2020-11-02 physics.plasm-ph
Experimental characterization of a transition from collisionless to collisional interaction between head-on-merging supersonic plasma jets
我们目前的结果从实验上的头上合并的两个超音速等离子体射流在最初的碰撞制度的逆流离子。等离子体射流是氩气/杂质或氢气/杂质混合物，由脉冲功率驱动的轨道炮产生。基于时间和空间分辨的快速成像，多弦干涉，并调查光谱测量的重叠区域之间的合并射流，我们观察到，射流最初相互渗透，与计算的射流间离子碰撞长度，这是长的。当射流相互穿透时，上升的平均电荷状态导致射流间离子碰撞长度迅速减小。最后，相互作用变成碰撞，喷流停滞，最终产生与碰撞冲击一致的结构。这些实验观测可以帮助验证等离子体碰撞和电离模型与复杂的状态方程的等离子体。
2015-05-11 physics.plasm-ph
Kinetic simulation of magnetic field generation and collisionless shock formation in expanding laboratory plasmas
最近的激光等离子体实验观测和研究了与磁化天体物理等离子体有关的一些基本物理过程，包括磁重联、无碰撞冲击和由韦伯不稳定性产生的磁场，为实验室天体物理学开辟了新的实验平台。我们开发了一个完整的动力学模拟模型的第一原理模拟这些系统，包括磁场的动态-磁场产生的比尔曼电池效应或韦伯不稳定性;平流的离子流，霍尔效应，能斯特效应;和破坏的领域耗散机制。动力学模拟，最近的实验，和天体物理等离子体之间的缩放，描述系统的关键无量纲参数。首先，模拟比尔曼电池磁场产生等离子体从薄目标扩展。两个相邻羽流的烧蚀导致形成一个电流片作为相对的比尔曼产生的领域碰撞，模拟最近的激光驱动的磁重联实验。其次，我们模拟最近的实验无碰撞磁化冲击产生，通过扩大活塞等离子体到预磁化的环境等离子体。对于所考虑的参数，Biermann效应在弯曲的激波阵面中产生额外的磁场，从而增加激波粒子反射。这两种情况下，等离子体与磁场的相互作用中的动力学过程的重要性，并打开机会，基准这些重要的过程，通过比较的理论和实验。
2017-12-01 physics.plasm-ph
Beam-Plasma Dynamics in Finite-Length, Collisionless Inhomogeneous Systems
本文利用PIC模拟和动力学方程研究有限长度、无碰撞非均匀等离子体中冷离子束与背景等离子体耦合引发的束流不稳定性，揭示边界声学反射和动力学共振对离子声波不稳定性的影响，并识别系统所支持的波模。
2024-05-03 physics.plasm-ph
Collisionless shock acceleration of quasi-monoenergetic ions in ultra-relativistic regime
采用粒子模拟方法，在考虑辐射反作用力和电子对产生的情况下，研究了超相对论激光与等离子体相互作用中碳离子（C $^{6+}$）的无碰撞激波加速.辐射反作用力和对等离子体的形成都倾向于减慢冲击速度，减少加速离子的能量，尽管延长了加速过程的时间尺度。平板等离子体靶实现了较低的能量扩散，而具有定制密度分布的靶产生较高的离子加速能量。
2019-03-25 physics.plasm-ph
The physics of a small-scale tearing mode in collisionless slab plasmas
微撕裂模是由撕裂宇称电子温度梯度驱动的等离子体不稳定性，它导致磁通量表面的精细尺度撕裂，从而导致磁场线重联和磁岛的形成。在平板几何形状，它以前已经表明，驱动机制需要一个有限的碰撞频率。然而，我们发现在线性回旋动力学模拟中，一个无碰撞的精细尺度撕裂宇称不稳定性存在，即使在低和零碰撞频率。详细的研究表明，这些板模式也驱动的电子温度梯度，但电子有限拉莫尔半径的影响是敏感的，并有一个径向波数远小于副正规波数，这是可比的离子拉莫尔半径。此外，它们甚至存在于静电极限中，电磁效应实际上对这种无碰撞撕裂模式具有稳定影响。分析模型表明，这种无碰撞的小尺度撕裂模式与撕裂宇称平板电子温度梯度（ETG）模式一致，这可能比经常研究的扭曲宇称ETG模式更不稳定。这种小尺度的撕裂宇称模式可以导致磁岛，这反过来又会影响磁化等离子体中的湍流输运。
2020-05-14 physics.plasm-ph
Importance of accurate consideration of the electron inertia in hybrid-kinetic simulations of collisionless plasma turbulence: 1. The 2D limit
在湍流无碰撞空间和天体物理等离子体中，磁能的耗散机制仍然没有得到很好的理解。它的研究需要在无碰撞等离子体湍流的能量传递的有效的动力学模拟。在这方面，混合动力学模拟，其中离子被视为粒子和电子作为惯性流体，最近已经开始吸引显着的兴趣。混合动力学模型通过忽略电子动力学效应来描述离子和电子尺度过程，使得它们与完全动力学等离子体模型相比在计算上要求低得多。混合动力学代码解决离子的弗拉索夫方程（欧拉弗拉索夫混合代码）或作为宏观粒子的离子的运动方程（拉格朗日粒子单元（PIC）混合代码）。他们认为电子流体的惯性使用不同的近似。我们检查这些近似的有效性，采用我们最近大规模并行化的三维PIC混合代码CHIEF，它认为没有任何共同的近似的电子惯性。特别是，我们报告的二维无碰撞等离子体湍流的模拟结果。我们的结论是，使用混合动力学代码，使用近似来描述电子惯性得到的模拟结果需要谨慎解释。我们还讨论了并行可扩展性的首席，据我们所知，第一PIC混合代码，没有近似描述的惯性电子流体。
2022-02-02 physics.plasm-ph
On annihilation of the relativistic electron vortex pair in collisionless plasmas
与流体动力学涡旋相反，等离子体中的涡旋包含围绕涡旋中心循环的电流，其在内部产生局部化的磁场。利用计算机模拟，我们表明，与涡旋相关的磁场引起的机制的涡旋对在无碰撞等离子体中的耗散，导致快速湮灭的磁场与它的能量转化为快电子，二次涡旋，等离子体波的能量。双涡旋系统能量衰减的两个主要贡献者，即磁场湮灭和二次涡旋形成，由涡旋相对于电子趋肤深度的大小来调节，电子趋肤深度与电子γ因子$γ_e$成比例，即$R/d_e \propto γ_e^{1/2}$。磁场湮灭在弱相对论性涡旋中占主导地位，而在超相对论性涡旋中，二次涡旋的形成是初始双涡系统阻尼的主要途径.
2018-08-04 physics.plasm-ph
Arbitrary amplitude ion acoustic solitary structures in a collisionless magnetized plasma consisting of nonthermal and isothermal electrons
利用Sagdeev赝势方法研究了在均匀静态磁场中由绝热热离子、等温冷电子和非热电子组成的无碰撞磁化等离子体中的任意振幅离子声孤子、双电层和超孤子.我们已经使用的相图的动力学系统描述的非线性行为的离子声波，以确认存在不同的孤立结构。通过只考虑$θ$的变化，我们还研究了不同孤立子结构的转变：孤立子（双层形成前）$\rightarrow$双层$\rightarrow$超孤立子$\rightarrow$孤立子（双层形成后），其中$θ$是外部均匀静态磁场的方向与波的传播方向之间的夹角。
2019-12-26 physics.plasm-ph
Higher order stability of dust ion acoustic solitary wave solution described by the KP equation in a collisionless unmagnetized nonthermal plasma in presence of isothermal positrons
Sardar等人[Phys. Plasmas 23，073703（2016）]研究了无碰撞非磁化电子-正电子-离子-尘埃等离子体中小振幅尘埃离子声孤立波的稳定性。他们导出了一个Kadomtsev Petviashvili（KP）方程，研究了当考虑垂直于波传播方向的空间坐标的弱依赖性时，长波长平面波横向扰动的Korteweg-de Vries（KdV）方程孤波解的最低阶稳定性。在本文中，我们借助Allen和Rowlands [J. Plasma Phys. 50，413（1993）; 53，63（1995）]的多尺度微扰展开方法，将Sardar等人[Phys. Plasmas 23，073703（2016）]中给出的KdV孤子的最低阶稳定性分析扩展到高阶。结果表明，KdV方程的孤立波解在k^2阶是稳定的，其中k是长波平面波扰动的波数。
2018-10-13 physics.plasm-ph
Astrophysical explosions revisited: collisionless coupling of debris to magnetized plasma
一个快速膨胀的云电离碎片和周围的磁化等离子体之间的耦合是重新访问的混合动力（动力学离子/流体电子）的模拟代码，允许在广泛的等离子体参数的研究。在特定范围的假设条件下，推导出碎片总质量和爆炸速度方面的简单比例律，并对碎片云的最大尺寸和沿磁场爆炸自由流的碎片比例进行了验证。以最小耦合到背景磁场的方式从爆发中逃逸的碎片量随着碎片回转半径而增加。两种不同碎片种类的测试案例-包括回转半径相对较大的少数重碎片种类-突出表明碎片的无碰撞耦合如何取决于单粒子轨迹以及总的能量和动量能量守恒。
2021-09-01 physics.plasm-ph
Collisionless Shocks Mediated by Shear-Flow Magnetic Fields in Ultraintense-Laser-Produced Counter-Streaming Plasmas
Zhejiang University（浙江大学）
研究通过粒子-网格模拟揭示了超高强度激光产生反向流等离子体中，剪切流离子-魏贝尔不稳定性通过生成磁场介导无碰撞激波形成，显著降低了激波形成时间和激光能量需求。
2025-11-25 physics.plasm-ph
Interrelation of fast and slow electron waves at propagation of electromagnetic waves in Maxwellian collisionless plasma
本文在线性近似下表明，对于均匀麦克斯韦无碰撞等离子体半无限平板中的一维横向电子波问题，在给定边界场频率的情况下，色散方程解的两个波支同时实现。这是主要由电磁场的麦克斯韦方程组决定的快进波的分支，也是总体上由电子在集体电场中的动力学性质决定的前向和后向慢波的分支。揭示了波浪运动的物理本质。发现了快波和慢波的电场振幅之间的关系。将耦合慢波分成驻波和行波的多种形式导致对分析这些波及其响应解释的设备类型的选择的附加要求的必要性。
2007-11-18 physics.plasm-ph
Collisionless Larmor Coupling and Blob Formation in a Laser-Plasma Expanding into a Magnetized Ambient Plasma
University of California–Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（应用光学实验室，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，ENSTA，巴黎理工学院）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究通过激光驱动超阿尔芬等离子体流在磁化环境中扩展，揭示无碰撞朗之万耦合导致等离子体团块形成的过程及离子加速机制。
2026-02-03 physics.plasm-ph
Maximum entropy states of collisionless positron-electron plasma in a dipole magnetic field
构建了偶极磁场约束无碰撞正负电子等离子体最大熵状态的理论模型，通过分析三个绝热不变量对相空间分布函数的影响，证明了在广泛物理参数下两种粒子的有效约束，并通过数值评估验证了该理论。
2022-11-22 physics.plasm-ph
The inverse problem for collisionless plasma equilibria
Vlasov-Maxwell平衡由电磁场实空间动力学的与时间无关的麦克斯韦方程组和无碰撞等离子体中粒子分布相空间动力学的Vlasov方程的自洽解描述。这两个系统（宏观和微观）通过麦克斯韦方程中的源项耦合，源项是粒子分布函数的速度空间“矩”积分的总和。本文认为“无碰撞平衡的逆问题”（IPCE），即“给定的信息关于一个特定的无碰撞等离子体平衡的真实空间/宏观配置，存在什么自洽的平衡分布？“我们使用”修改的麦克斯韦“分布函数和严格中性和空间一维等离子体的假设，发展了IPCE的运动常数方法。在这种情况下，IPCE形式上简化为Weierstrass变换的逆变换（Bilodeau，1962），例如在热/扩散方程的初值问题中具有特征的那些变换。我们讨论了IPCE的候选解必须满足的各种数学条件。一种可以用来反演维尔斯特拉斯变换的方法是厄米多项式的展开。基于Allanson等人的结果。（2016），我们确定在什么情况下通过这些方法获得的解收敛，并允许所有阶的速度矩。自从Bernstein等人（1957年）关于“静态”静电等离子体波的开创性工作以来，非负性的必要性质一直被认为是IPCE的任何候选解都不能满足的一个特征。我们还讨论了这个问题的背景下，我们的形式主义，磁化等离子体。
2017-10-13 physics.plasm-ph
Enhanced collisionless laser absorption in strongly magnetized plasmas
强磁化的等离子体增加了一系列在非磁化等离子体中不存在的波，并扩大了激光等离子体相互作用（LPI）的景观。在本文中，我们使用粒子模拟（PIC）来研究磁惯性聚变实验相关条件下一维强磁化LPI，重点关注电子-回旋频率大于等离子体频率且磁场相对于波矢量呈斜角的情况。我们表明，当电子回旋混合波频率约为激光频率的一半，激光共振衰减磁化等离子体波通过初级和次级不稳定性与大的增长率。这些不同的磁场控制的不稳定性，我们统称为双磁振子衰变，类似于非磁化等离子体中的双等离子体子衰变。由于额外的相位混合机制引入的倾斜磁场，大振幅磁化波的无碰撞阻尼基本上加宽了电子分布函数，特别是沿磁场的方向。在这个过程中，能量从激光器有效地转移到等离子体波，然后转移到电子，当存在强共振时，导致大的总吸收率。增强的激光能量吸收可以解释磁化激光内爆实验中观察到的比预期更热的温度，也可以用来开发更有效的激光驱动x射线源。
2022-09-12 physics.plasm-ph
A dynamic analysis of magnetized plasma sheath in a collisionless scenario with ion sources
在本文中，主要关注的是分析在无碰撞条件下控制磁化等离子体鞘层内离子动力学的力的影响。电离效应被认为是在鞘内。磁场在x-z平面内倾斜，并与x轴成一定角度。本文的动机是看到的影响，场强的变化和倾斜角度的变化对鞘内的力场。还计算了粒子速度场的节距长度和节距角，并发现其随倾斜角和磁场强度而变化很大。的洛伦兹力和能量的离子，而向墙壁移动的作用被突出显示。两种不同的离子源之间的比较也已前景。
2017-02-17 physics.plasm-ph
Collisionless distribution functions for force-free current sheets: using a pressure transformation to lower the plasma beta
到目前为止，仅已知一种引起允许等离子体β小于1的无碰撞非线性无力电流片平衡的分布函数（Allanson等人，2015; 2016）。该分布函数只能表示为收敛非常慢的Hermite函数的无穷级数，这使得其实际应用繁琐。这是本文的目的，提出了一个通用的方法，使我们能够找到分布函数组成的有限数量的条款（因此更容易在实践中使用），但它仍然允许电流片平衡，可以在原则上，有一个任意低的等离子体β。该方法涉及使用已知的解决方案，并将它们转换成新的解决方案，使用转换的基础上采取整数功率（$N$）的压力张量的一个组成部分。于是，对应于变换后的分布函数的电流片的等离子体β原则上可以具有低至$1/N$的值。本文给出了任意$N$的分布函数的一般形式，并作为一个具体例子，详细讨论了$N=2$的情形。
2018-06-12 physics.plasm-ph
