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
The collisional resonance function in discrete-resonance quasilinear plasma systems
一种方法被开发来分析确定共振增宽函数在准线性理论，由于无论是克鲁克或福克-普朗克散射碰撞的边缘不稳定的等离子体系统中的离散共振不稳定性激发没有任何模式重叠。它表明，一个准线性系统，采用这里报道的计算加宽功能系统地恢复非线性增长率和模式饱和水平的近阈值等离子体先前从动力学理论计算。还计算了分布函数，这使得能够精确地确定特征碰撞共振宽度。
2019-06-05 physics.plasm-ph
Excitation of whistler and slow-X waves by runaway electrons in a collisional plasma
本研究通过相对论Fokker-Planck-Boltzmann求解器和线性色散分析，发现碰撞等离子体中慢X波比哨声波更易被逃逸电子激发且增长率更高，应成为重点研究领域。
2025-06-23 physics.plasm-ph
Destabilization mechanism of the collisional microtearing mode in magnetized slab plasmas
本文结合理论分析与含综合碰撞模型的回旋动理学模拟，阐明电子温度梯度驱动的碰撞微撕裂模因平行感应电场滞后而失稳，并定量刻画其不稳定区及非线性磁重联特征。
2023-04-25 physics.plasm-ph
On the collisional damping of plasma velocity space instabilities
对于等离子体速度空间不稳定性驱动的粒子分布显着偏离麦克斯韦，弱碰撞可以阻尼的不稳定性的量是显着超出碰撞率本身。这是由于碰撞的双重作用，往往放松等离子体分布朝向麦克斯韦和抑制线性扰动的分布函数。前者的效果可以占主导地位的情况下，不稳定的非麦克斯韦分布驱动的时间尺度上的碰撞比碰撞短得多的无碰撞运输，和理想的不稳定性的增长率有一个敏感的依赖于分布函数。以静电捕获电子驱动的哨声不稳定性为例，阐明了等离子体速度空间不稳定性的强烈碰撞阻尼效应，并通过第一性原理动力学模拟得到证实.
2023-02-02 physics.plasm-ph
Fast Correlation Heating in Moderately Coupled Electron-Ion Plasmas
本研究首次严格推导中等耦合电子-离子等离子体中的快速关联加热机制，明确其速率远快于碰撞能量交换，指出飞秒激光脉冲或可助力惯性约束聚变快点火方案实现点火。
2023-05-05 physics.plasm-ph
Instability in a magnetised collisional plasma driven by a heat flow or a current
通过求解线性化的VFP方程，证明了磁化碰撞等离子体中的热流或电流对零阶均匀磁场的圆极化横向扰动的增长是不稳定的. Braginskii（1965）输运方程在适当的极限下表现出同样的不稳定性。这与激光产生的等离子体，惯性聚变能（IFE）和密集的冷星际等离子体有关。
2020-04-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Quantum effects in beam-plasma instabilities
在近年来发表的关于量子效应的众多著作中，等离子体中的流动不稳定性也被重新审视。流体量子模型和动力学Wigner-Maxwell模型都被用来研究量子效应对韦伯不稳定性、丝状不稳定性和双流不稳定性的影响。虽然量子效应通常倾向于减少不稳定性，但它们也会激发新的不稳定分支。一些理论结果将一起审查的影响，一个物理设置，即电子驱动的快速点火的情况。
2012-06-11 physics.plasm-ph
Marginally Stable Current Sheets in Collisionless Magnetic Reconnection
在磁重联的非线性发展过程中形成的非碰撞电流片的特征在于具有小的厚度，其数量级为电子趋肤深度。它们可以变得不稳定，形成等离子体团，这使得磁重联过程达到高重联率。在这项工作中，我们调查的等离子体团的发展时，形成的电流片是纯粹的无碰撞，并在一个强大的引导场的存在下的边缘稳定性条件。我们分析的几何特征的重连电流片，是什么促使其伸长。一旦重连电流片形成，我们确定的制度，它是等离子体团不稳定。我们的研究表明，等离子体团可以得到，在这种情况下，从电流片的纵横比远小于在碰撞制度，和边缘稳定的电流层的等离子体流动通道保持$0.1$的逆纵横比。
2022-10-08 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
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
Theoretical and Global Simulation Analysis of Collisional Microtearing
本研究针对托卡马克等离子体中的碰撞微撕裂模，通过BOUT++框架开展理论与模拟分析，推导统一色散关系，明确其不稳定性分布、生长率影响因素及饱和与输运机制。
2024-04-11 physics.plasm-ph
Suppression of thermal conduction in a mirror-unstable plasma
ICM等离子体在离子拉莫尔半径量级的尺度上会受到水龙带和镜像不稳定性的影响。镜面不稳定性产生磁场强度的波动$δB / B \sim 1$。这些波动作为热传导电子的磁陷阱，抑制它们的传输。我们计算的有效平行的ICM中的不稳定性的演化的不同阶段的镜像波动的存在下的热导率。镜像波动的幅度受到场强的最大值和最小值的限制，与平均值没有大的偏差。这一关键性质导致在大尺度上对热传导的有限抑制。我们发现抑制到$\approx 0.2$的斯皮策值的长期阶段的扰动的增长，和$\approx 0.3$的饱和阶段。这种效应除了其他抑制机制之外，还独立于它们发挥作用。在全球范围内，波动$δB / B \sim 1$可以出现在更大的尺度上，其量级为湍流运动的尺度。然而，我们并不期望这些大的抑制热传导，因为它们的规模是相当大的比ICM电子的碰撞平均自由程。所获得的抑制热传导的一个因素的$\sim 5$似乎是一个弱碰撞镜像不稳定等离子体的特性和潜在的普遍性。
2016-06-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Numerical investigation of kinetic instabilities in BGK equilibria under collisional effects
Universitá della Calabria（卡拉布里亚大学）
本研究通过数值模拟探讨了BGK平衡态下碰撞效应对动能不稳定性的影响，发现碰撞率可延迟不稳定性起始，且碰撞效应显著时Hermite谱出现截止。
2025-12-12 physics.plasm-ph
Ion-Driven Instabilities in the Inner Heliosphere II: Classification and Multi-Dimensional Mapping
本研究利用Helios观测的约150万个粒子速度分布函数的不稳定性计算数据，训练含三个组件的机器学习算法，实现不稳定性预测、特性估算与模式分类，并绘制多维相空间分布，明确了初生太阳风与碰撞老等离子体中的主导不稳定性模式。
2023-06-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Temperature separation under compression of moderately-coupled plasma
本研究针对中等耦合等离子体压缩加热的能量分配问题，推导双温准状态方程，揭示无碰撞下的关联加热及压缩致温度分离效应，可为惯性约束聚变点火方案设计提供参考。
2023-07-21 physics.plasm-ph
Micro-tearing modes in spherical and conventional tokamaks
利用陀螺仪对球形托卡马克（NSTX）和常规托卡马克（ASDEX-UG和JET）的微撕裂模（MTM）进行了局部线性陀螺动力学模拟研究[J. Candy和E. Belli，General Atomics Report GA-A26818（2011）]。对于实验相关的核心等离子体参数在NSTX和ASDEX-UG托卡马克，与以前的工作，我们发现MTM作为主导的线性不稳定性。此外，在我们的研究中，MTM被认为是最不稳定的模式，为射流样的核心参数。在所有这些等离子体中，需要有限的碰撞MTM变得不稳定和电子温度梯度被发现是根本的驱动。然而，一个显着的差异，观察到的线性生长速率的依赖性的MTMs的电子温度梯度。虽然它在JET和ASDEX-UG等离子体中变化微弱且非单调，但在NSTX中它随电子温度梯度而增加。
2013-01-07 physics.plasm-ph
Energy loss due to field fluctuations in a two-stream QCD plasma
推导了色电场涨落作用下双流等离子体中碰撞能量损失的表达式。结果表明，这里的主要贡献来自不稳定的模式，随时间呈指数增长。一个强大的方向依赖性的能量损失也已被证明。
2011-09-06 hep-ph nucl-th physics.plasm-ph
Platform for Probing Radiation Transport Properties of Hydrogen at Conditions Found in the Deep Interiors of Red Dwarfs
我们描述了在国家点火装置上的一个实验概念，用于在中等温度（T $\sim$ 200 eV）下专门定制的球形内爆以将氢压缩到极端密度（高达$\sim$ 800 $\times$固体密度，电子数密度n $_e$ $\sim$ 4 $\times$ 10 $^{25}$ cm $^{-3}$），即，与红矮星内部相关的条件。稠密的等离子体将探测由不同的光子能量的激光产生的X射线辐射，以确定由于碰撞（自由自由）吸收和汤姆逊散射等离子体的不透明度。所获得的结果将基准辐射传输模型，在自由-自由吸收的情况下，在红矮星相关的条件下显示出强烈的偏差。在这些极端状态下对自由-自由不透明度模型的首次实验测试将有助于限制这些天体内部能量传输主要由辐射或对流控制的位置。此外，我们的研究将为致密等离子体中其他重要过程的模型提供信息，这些过程基于电子-离子碰撞，例如，快速离子的停止或电子-离子温度弛豫。
2023-01-20 physics.plasm-ph
Thermomagnetic instability of plasma composition gradients
我们发现，在Braginskii磁流体力学下，平均离子电荷态和电子温度的反平行梯度对自生磁场的增长是不稳定的。这种不稳定性类似于产生磁场的热磁不稳定性，尽管它是由碰撞热力磁源项而不是比尔曼电池项驱动的。离子电荷状态的梯度导致碰撞性的梯度，其与温度扰动耦合以产生自生磁场。这个磁场以一种加强温度扰动的方式偏转电子热通量。推导出的线性增长率，通常在流体动力学时间尺度上，包括电阻和热平滑。它随着大的离子成分梯度和电子热通量而增加，这是惯性约束聚变内爆中典型的黑腔壁或污染物混合射流的条件。然而，扩展的磁流体动力学模拟表明，不稳定性通常是主导和稳定的非线性能斯特平流，以类似的方式，标准的热磁不稳定性。
2020-10-28 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Linear Stability in the Inner Heliosphere: Helios Reëvaluated
由局部热力学平衡偏离引起的波粒不稳定性在控制太阳风动力学中起着重要作用。我们计算的统计变化的线性稳定性在一个大的子集的太阳神I和II快速太阳风观测使用的尼奎斯特稳定性准则的数值评估，占与质子和氦，包括温度各向异性和相对漂移的自由能的多个来源。我们发现88%的被测区间是线性不稳定的。不稳定模式的中值增长率在湍流传递率的一个数量级内，快到足以潜在地影响湍流尺度到尺度的能量传递。该速率不随径向距离而显著改变，尽管不稳定模式的性质以及哪些离子成分负责驱动不稳定性确实有所不同。离子-离子碰撞对稳定性的影响被发现是显着的;碰撞年轻的风是更不稳定的碰撞老风，非常不同的不稳定性存在于两种风。
2019-11-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Coulomb collisions in strongly anisotropic plasmas II. Cyclotron cooling in laboratory pair plasmas
本文考虑了强磁化的电子-正电子碰撞等离子体的行为，它对回旋辐射是光学薄的，并计算了它在系统中不同时间尺度上的分布函数。特别注意的限制，其中碰撞时间超过辐射发射时间，使电子分布函数强烈各向异性。事实上，这些正是目前正在开发的第一个实验室正负电子等离子体实验可能达到的确切条件，这些实验通常具有非常低的密度，并被限制在非常强的磁场中。强磁化的限制增加了一个额外的复杂性，因为长程库仑碰撞通常可以忽略不计，现在必须考虑。一个严格的碰撞算子，这些远程碰撞从来没有写下来。然而，我们表明，碰撞散射可以占不知道这个碰撞算子的明确形式。辐射发射率的计算和它被发现，从等离子体的能量的损失是成正比的平行碰撞频率乘以一个因素，只依赖于等离子体参数。也就是说，这是一个自加速过程，意味着大部分能量将在几次碰撞中损失。我们表明，在一个简单的情况下，直场线的几何形状，有没有不稳定的漂移波在这样的等离子体，尽管远离麦克斯韦。
2020-09-08 physics.plasm-ph
Petrov-Galerkin model reduction for collisional-radiative argon plasma
针对非平衡碰撞-辐射氩等离子体，提出基于斜投影的Petrov-Galerkin降阶模型，平衡状态与输出协方差，实现维度降3倍、计算量降一个数量级且误差低于1%，并稳健再现复杂非定常特征。
2025-06-24 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Nonlinear mirror instability
磁场强度的缓慢动态变化和粒子磁矩的不变性，在弱碰撞、磁化的天体物理等离子体中产生了普遍存在的压力各向异性。这使得它们不稳定的快速，小规模的镜像和消防水龙带不稳定性，这是能够施加反馈的宏观动力学系统。通过一个新的渐近理论的早期非线性演化的镜像不稳定性在等离子体受到缓慢剪切或压缩，我们表明，不稳定性不饱和准线性稳定，低振幅水平。相反，在小尺度的镜子中捕获的粒子导致非线性长期增长的磁扰动，$δB/B \propto t^{2/3}$。我们的理论解释了最近的无碰撞模拟结果，提供了一个预测的镜像演化在弱碰撞等离子体中，并建立了一个理论的非线性镜动力学与捕获，有效的$δB/B =O(1)$的基础。
2014-07-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonthermal electron and ion acceleration by magnetic reconnection in large laser-driven plasmas
磁重联是一个基本的等离子体过程，被认为在空间物理和天体物理中与爆炸现象相关的非热粒子的产生中起着关键作用。在高能量密度设施的实验开始探测在高伦德奎斯特数和大系统尺寸的重联的微观物理。我们已经进行了粒子在细胞（PIC）模拟，探索粒子加速激光驱动的重联实验相关的参数。我们研究粒子加速在大系统的尺寸，可能很快产生的最有活力的激光驱动器，如在国家点火装置。在这些条件下，我们显示了达到多等离子体制度，其中等离子体加速成为主导的可能性。我们的研究结果表明，从\textit{X}点等离子体团为主的加速与合并和收缩的等离子体团，进一步扩展的最大能量的幂律尾的粒子分布的电子。我们还发现第一次出现的系统大小依赖的非热离子加速驱动重联，在足够大的尺寸的离子的磁化允许它们被包含在磁场和通电的直接\textit{X}点加速。在可行的实验条件下，电子和离子可以达到$ε_{max,e} / k_{B} T_{e} > 100$和$ε_{max,i} / k_{B} T_{i} > 1000$的能量。利用PIC模拟与二进制蒙特卡罗库仑碰撞，我们研究碰撞等离子体团的形成和粒子加速的影响。这些结果的影响，了解重联在加速粒子在空间物理学和天体物理学中的作用进行了讨论。
2020-12-03 physics.plasm-ph
Thermomagnetic instability of a rotating magnetized plasma disk
我们分析了薄等离子体盘的稳定性，它是围绕一个紧凑的天体物理对象旋转，并嵌入在这样的源的强磁场。本研究的目的是确定一种新型的不稳定模式，能够取代低β值和足够小尺度的扰动，它失败的磁旋转不稳定性配置文件。特别是，我们认为磁流体动力学计划，包括一个非零的能斯特系数，对应于一阶碰撞效应。结果，当磁张力消失时，虚频模式导致不稳定状态。最后，我们表明，即使在电阻效应的存在下，它仍然是一个很好的候选人，以确保在没有磁旋转不稳定性的湍流行为的发病。
2013-12-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Kinetic stability of Chapman-Enskog plasmas
本文研究经典碰撞等离子体中 Chapman-Enskog 分布函数的动力学稳定性，发现高 β 条件下存在多种微观不稳定性（包括新的 whisper instability），并给出以 λ、de 和 β 表示的稳定性图，指出 β > L/λ 时标准 CE 输运系数方法失效。
2023-10-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
