Vlasov simulations of Langmuir Electrostatic Decay and consequences for Type III observations
静电衰减使得能量从有限振幅的朗缪尔波转移到后向散射的子朗缪尔波和离子声密度波动。这种机制被认为是产生III型太阳射电辐射的第一步，其频率是等离子体频率的两倍。在Te = Tp的情况下，考虑Langmuir局域波包，通过Vlasov-Poisson模拟研究了静电衰减.模拟结果被认为是在良好的协议与最近报道的观测从立体声任务的静电衰减的光束驱动的朗缪尔波在III型突发。
2013-01-14 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
The dispersion and propagation of topological Langmuir-cyclotron waves in cold magnetized plasmas
拓扑朗缪尔-回旋波（TLCW）是最近发现的磁化等离子体中的一种拓扑表面激发。我们表明，TLCW起源于拓扑相变在朗缪尔波回旋波共振。通过等势面分析和二维及三维含时模拟，我们证明了TLCW可以沿着复杂的相变界面以单向的方式稳健地传播，并且没有散射。由于这些理想的功能，TLCW可以探索作为一种有效的机制来驱动磁化等离子体中的电流和流动。分析还建立了一个密切的联系之间的新制定的拓扑相分类等离子体和经典的CMA图等离子体波。
2022-07-26 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
Basic microscopic plasma physics unified and simplified by N-body classical mechanics
在典型的等离子体物理教科书中，对朗缪尔波的德拜屏蔽、碰撞输运、朗缪尔波的朗道阻尼以及朗缪尔波的自发发射等问题在不同的章节中进行了介绍。本文提供了一个紧凑的统一介绍这些现象，而不呼吁流体或动力学模型，但通过使用牛顿第二定律的$N$电子在一个周期性的框与中和离子背景。导出了静电势的严格方程。它的线性化和第一次平滑揭示了这个潜在的屏蔽库仑势的各个粒子的总和。平滑这个总和产生经典的伏拉索夫表达式，包括初始条件朗缪尔波的增长或阻尼的朗道轮廓计算。该理论的扩展，以适应捕获或混乱由于朗缪尔波的正确描述。在线性区，这种波的振幅被发现由朗道增长或阻尼和自发发射。使用屏蔽势，碰撞扩散系数的计算第一次通过一个收敛的表达式，包括正确的计算所有碰撞参量的偏转。屏蔽和碰撞输运被认为是电子排斥偏转的两个相关方面。
2012-11-22 physics.plasm-ph
Decay of Langmuir wave in dense plasmas and warm dense matter
利用固体物理中广泛应用的介电函数理论计算了稠密等离子体中朗缪尔波的衰减。四种情况下被认为是：一个经典的等离子体，麦克斯韦等离子体，一个退化的量子等离子体，和部分退化等离子体。结果与传统的朗道阻尼理论有很大的不同。
2010-04-27 cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph quant-ph
BCS-type second-order phase transition of classical Langmuir wave system
从理论上和数值上证实了经典朗缪尔波系统的BCS型二级相变。跃迁发生在两种状态之间：朗缪尔波湍流（LWT）和朗缪尔波超连续谱（LWSC），当系统中激发一定数量的等离子体激元（等离子体波量子）时，后者表现出具有显著时空相干性的宽功率谱。在LWT-LWSC转变中，调制不稳定性和由此产生的等离子体激元对的产生是超导态中库珀不稳定性和库珀对产生的经典对应物。超导态下库珀对的玻色-爱因斯坦凝聚被LWSC中等离激元对的仓本凝聚-卷吸所取代。LWSC态的序参量（定义为等离子体激元对的平均场）具有显著的值，这清楚地表明宏观数量的等离子体激元对占据了LWSC中具有相同相位的单个动量态。时空相干性的出现和相位随机性的降低分别被认为是长程序和自发对称性破缺的发展，表明LWT-LWSC相变是一个二级相变现象.通过这种转变，LWT的U（1）对称性被打破。在等离子体物理方面，LWSC是以其无阻尼性质为特征的所谓Bernstein-Greene-Kruskal模式。
2017-09-26 nlin.AO physics.flu-dyn physics.optics
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
Particle-in-cell simulations of the relaxation of electron beams in inhomogeneous solar wind plasmas
以前对非均匀等离子体中电子束弛豫的理论研究表明，不规则太阳风的影响可能是均匀模型与观测结果不一致的原因。基于Zakharov方程的准线性理论和哈密顿模型已经表明，当密度波动的水平高于给定阈值时，密度不规则性作用于使束-等离子体相互作用去共振，以束能量为代价限制朗缪尔波生长。这项工作提出了第一个完全动力学粒子在细胞（PIC）模拟下的密度不规则性的影响下的束流弛豫。我们的目标是独立地确定背景不均匀性对束-等离子体系统的影响，并使用完全动力学处理来测试理论预测和替代模型。我们进行了一维PIC模拟的碰撞尾部不稳定的电子束中存在的背景不均匀性增加的水平，使用完全电磁，相对论EPOCH PIC代码。我们发现，在均匀背景等离子体密度的情况下，在共振条件下产生朗缪尔波包，然后准线性弛豫导致产生的波数动态增加。没有看到电子加速-不像在非均匀实验中，所有这些都产生高能电子。对于非均匀的实验，我们还观察到向后传播的朗缪尔波的产生，这是直接示出的是由于包的折射的密度梯度。我们的全动力学PIC模拟广泛证实了准线性理论和基于扎哈罗夫方程的汉密尔顿模型的发现。强密度波动修改激发朗缪尔波的性质，改变其色散特性。
2016-12-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Arrest of Langmuir wave collapse by quantum effects
利用严格的估计和系统的渐近展开，重新讨论了由Haas和Shukla [Phys. Rev. E 79，066402（2009）]使用瑞利-里兹试函数方法首次提出的量子效应对朗缪尔波坍缩的抑制。在二维和三维中证明了所谓的量子Zakharov方程不存在爆破，无论量子效应的强度如何。在两个空间维度的各种设置的初始条件稍微超过的奇异性阈值的经典问题的解决方案的时间周期性行为。发展一个一致的微扰方法在三维的困难也进行了讨论，并建议这种情况下的半唯象模型。
2009-10-09 math.AP physics.plasm-ph
Effects of group velocity and multi-plasmon resonances on the modulation of Langmuir waves in a degenerate plasma
研究了完全简并等离子体中朗缪尔波的非线性波调制。利用Wigner-Moyal方程与Poisson方程耦合，利用多尺度展开技术，导出了一个修正的非局域非线性Schr{<$}dinger（NLS）方程，该方程描述了简并等离子体中LW包络的演化.由于群速度和多等离子体共振，NLS方程中出现非局域非线性，即，多波量子的同时粒子吸收引起的共振。我们专注于政权的电子的共振速度大于费米速度，从而禁止线性朗道阻尼。因此，由群速度和多等离子体激元过程引起的非线性波-粒子共振是波粒相互作用的主要机制。结果表明，与经典或半经典等离子体相比，在强量子区，群速度共振不一定引起波阻尼，其中$ \hbar k\sim mv_{F}$和$\hbar$表示约化普朗克常数，$m$表示电子质量，$v_F$表示费米速度，但三等离子体过程在波包的非线性朗道阻尼中起主导作用.在这个政权中，波的振幅的衰减率也被发现是更高的相比，在适度的量子政权，其中多等离子体激元效应被禁止。
2017-11-29 physics.plasm-ph
Nonlinear wave-wave interactions in quantum plasmas
等离子体中的波-波相互作用是16世纪以来的重要研究课题。在现代等离子体物理中，由高频朗缪尔波和低频离子声波耦合而形成的朗缪尔孤子是湍流背景下最有趣的现象之一。此外，量子等离子体，这是无处不在的超小型电子设备，微机械系统以及在密集的天体物理环境中是当前的研究课题。基于对量子等离子体的研究兴趣，本文从理论上研究了一维量子Zakharov方程（QZEs）所描述的量子朗缪尔波（QLWs）和量子离子声波（QIAWs）的非线性相互作用.结果表明，当线性模的激发长度尺度大于最不稳定模的激发长度尺度时，系统将发生时空混沌的转变。然而，在量子隧穿效应的存在下，这样的长度尺度将更大（与经典的长度尺度相比）。后者诱导强烈的QIAW辐射，导致模式之间的碰撞和融合的发生在比经典的情况下更早的时间。此外，数值模拟的QZEs显示，许多孤立的模式可以激发和饱和通过调制不稳定性（MI）的不稳定的谐波模式。在较长的时间内，由于强QIAW辐射以及随机运动中的碰撞和融合，这些孤子出现在STC状态。因此，系统中的能量被强烈地重新分配，这可能会开启量子等离子体中朗缪尔湍流的开始。
2010-09-07 physics.plasm-ph
On the Child-Langmuir Law in One, Two, and Three Dimensions
本文用积分方程迭代研究小发射斑块在一维、二维和三维下的 Child-Langmuir 极限电流，揭示二维薄层与三维电子针在非零初速条件下的零解或有限非零解特性。
2023-09-27 physics.plasm-ph
Ponderomotive force due to the intrinsic spin for electrostatic waves in a magnetized plasma
本文利用包含自旋-轨道修正的量子动理学模型，推导了磁化等离子体中平行磁场传播静电波的有质动力解析表达式，发现 Langmuir 波和自旋共振波模中有质动力的自旋与经典贡献的主导地位随参数区间反转。
2023-02-10 physics.plasm-ph
The Child-Langmuir law in the quantum domain
用量纲分析表明，在尺寸为D的间隙上施加电压V_g时，最大电流密度J_{QCL}服从关系式J_{QCL} ~ \hbar^{3 - 2α} V_g^α/D^{5 - 2α}。当α= 3/2时，在要求标度律与\hbar无关的条件下，恢复了经典的Child-Langmuir结果.对于深量子区的纳米间隙，适当边界条件形式的额外输入和交换相关势的行为表明α= 5/14。这在数值上验证了几个纳米间隙。也有人认为，在这个制度中，限制机制是量子反射从一个下坡的潜力，由于急剧变化的斜率所看到的电子出现通过障碍。
2013-04-29 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph quant-ph
The transition from the classical to the quantum regime in nonlinear Landau damping
从耦合到Poisson方程的Wigner-Moyal方程出发，导出了描述朗缪尔波非线性朗道阻尼的简化方程组。这个系统进行了数值研究，特别侧重于从经典到量子制度的过渡。在量子机制中，我们发现了几个新的特征，其中包括一个量子修正的反弹频率，以及即使在没有捕获粒子的情况下也能发生类似反弹的振幅振荡。我们的研究结果的影响进行了讨论。
2015-05-05 physics.plasm-ph
Fluid approach of current-driven Langmuir waves associated with type III radiation and whistler waves: Relevance to PSP and other solar wind observations
本文提出一种基于流体-麦克斯韦方程的电流驱动朗缪尔波转换模型，可在无不稳定性和波合并条件下同时产生III型射电辐射与哨声波，并用于解释帕克太阳探测器等太阳风观测结果。
2025-07-06 astro-ph.SR 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
Topological Langmuir-cyclotron wave
本文建立了拓扑朗缪尔-回旋波的理论框架，通过相空间本征模丛的代数拓扑分析和指标定理，严格证明朗缪尔波-回旋波共振的 Weyl 点非平凡拓扑生成了该拓扑表面波，并给出倾斜狄拉克锥模型的完整解析谱。
2022-05-05 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Plasma Emission Induced By Electron Beam in Weakly Magnetized Plasmas
以往对束流驱动等离子体发射过程的研究主要针对非磁化等离子体。在这里，我们提出了全动力学电磁粒子模拟研究在弱磁化等离子体的太阳日冕条件下的过程。通过经典的尾部凸点不稳定性激发的主模是束朗缪尔（BL）模。其他模式包括由电子回旋共振不稳定性激发的哨声（W）模式、包括具有较小波数$k$的超光速Z模式分量和具有较大$k$的热朗缪尔分量的广义朗缪尔（GL）波、以及等离子体发射的基波（F）和谐波（H）分支。对不同质量和温度比的电子和质子的进一步模拟表明，GL模和两个逃逸模（F和H）与BL模的强度呈正相关，支持它们是通过BL模参与的非线性波-波耦合过程激发的。我们认为，占主导地位的过程是初级BL模式的衰减。这与等离子体发射的标准理论是一致的。然而，不能完全排除F发射的Z+W $\rightarrow$ O-F聚结过程的其他可能性。
2022-01-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Pondermotive potential and Backward Raman Scattering in dense quantum plasmas
研究了稠密量子等离子体在后向喇曼散射中的响应。当激发的朗缪尔波具有低波矢（高波矢）时，经典理论低估（高估）了后向喇曼散射系数。二阶量子微扰理论表明，有质动力势的二次谐波即使在单粒子运动中也会自然产生，这与经典等离子体相反。
2013-10-18 cond-mat.quant-gas physics.optics physics.plasm-ph
Two stream instabilities in degenerate quantum plasmas
基于介电函数方法研究了等离子体双流不稳定性的量子力学效应。分析表明，当电子漂移速度与费米速度相当时，与惯性约束聚变相关的简并等离子体表现出与经典等离子体不同的行为。对于与费米波矢相当的高波矢，简并量子等离子体具有比经典等离子体更大的双流不稳定性区。一个政权，其中的等离子体波的频率大于1.5倍的朗缪尔波的频率变得不稳定的双流不稳定性，被确定。
2013-10-18 physics.plasm-ph quant-ph
