Turbulent transport and heating of trace heavy ions in hot, magnetized plasmas
导出了低频磁化等离子体湍流中痕量重离子输运和加热的标度律，并与直接数值模拟进行了比较。湍流通量和加热对离子电荷和质量数的预测的依赖关系被发现同意与数值计算结果为固定和差分旋转等离子体。重离子动量输运被发现增加质量，重离子被发现优先加热，这意味着质量依赖的离子温度非常弱的碰撞等离子体和部分电离的重离子在强烈旋转的等离子体。
2012-07-21 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetized ion-acoustic shock waves in degenerate quantum plasma
对磁化简并量子等离子体系统中的离子声激波进行了理论研究，该系统中含有无惯性的超相对论简并电子和惯性的非相对论正电荷重离子和轻离子.用约化摄动法导出了Burgers方程。可以看出，在考虑非相对论性正电荷重离子和轻离子时，等离子体模型只支持正静电冲击结构。研究还发现，非相对论性重离子和轻离子的电荷态和数密度增强了IASHW的幅值，而离子运动粘滞系数（$η$）降低了IASHW的陡度.我们的研究结果将有助于理解白矮星和中子星中IASHW的非线性传播。
2021-03-29 physics.plasm-ph
Magnetized Plasma Sheath in the Presence of Negative Ions
利用流体动力学方程，数值研究了由电子、正负离子组成的弱磁化无碰撞电负性等离子体中鞘层的形成。假设电子和负离子遵循玻尔兹曼关系。一个鞘形成的标准已解析推导。本文着重研究了电负性变化对鞘层结构的影响。已经观察到，负离子的存在对鞘层结构具有实质性影响。本工作中的观测结果对处理等离子体，特别是在半导体工业以及聚变研究中具有深远的意义。
2020-02-13 physics.atom-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Unified fluid-model theory of $\mathbf{E}\times\mathbf{B}$ instabilities in low-ionized collisional plasmas with arbitrarily magnetized multi-species ions
本文发展了一个统一的线性理论的局部交叉场等离子体不稳定性，如Farley-Buneman，电子热，离子热不稳定性，在碰撞等离子体与完全或部分非磁化的多物种离子。低电离、高耗散、弱磁化等离子体中的碰撞等离子体不稳定性在低地球电离层中起着重要作用，并且可能在其他行星电离层、恒星大气、彗星尾、分子云、吸积盘等中具有重要意义。碰撞等离子体不稳定性的宏观效应可能导致显著的加热，最初从光谱观测和相关建模中提出的效果。基于一个简化的五阶矩多流体模型，理论分析得到了热-Farley-Buneman组合不稳定性（TFBI）的一般线性色散关系。重要的极限情况进行了详细分析。分析表明，该模型的可接受的适用性的过程中的研究。与更精确的动力学模拟相比，流体模型模拟通常需要更少的计算机资源，因此，这种碰撞等离子体不稳定性线性理论方法的明显成功，使得使用最初为太阳和行星大气的大尺度建模而开发的全球流体代码来研究TFBI（及其可能的宏观效应）成为可能。
2023-01-30 physics.plasm-ph
Energy loss of ions by electric-field fluctuations in a magnetized plasma
本文报道了磁化经典等离子体中带电粒子由于电场涨落而引起的能量损失的理论研究结果。通过线性响应理论计算测试粒子的能量损失。在磁场消失时，电场波动导致带电粒子在所有速度下的能量增益。已经表明，在强磁场的存在下，这种效应仅在低速下发生。在相反的高速情况下，测试粒子由于与随机电场的相互作用而系统地损失其能量。波动的净效应是在磁场消失时总能量损失（即极化和随机能量损失之和）的系统性减少，以及在强磁场下的减少或增强，这取决于粒子的速度。结果表明，慢重离子的能量损失中含有一个反常项，该反常项与射弹质量成几何关系。这个反常项的物理来源是等离子体电子的回旋运动与抛射离子产生的长波长低频涨落之间的耦合。这种效应可以强烈地增强粒子的随机能量增益。
2011-06-02 physics.plasm-ph
Dust-acoustic solitary waves in a magnetized dusty plasma with nonthermal electrons and trapped ions
研究了静电尘埃声波在由带负电荷的可动尘埃、非热快电子和涡旋分布的俘获离子组成的磁化尘埃等离子体中的非线性传播。利用约化微扰技术，导出了磁化尘埃等离子体中小振幅孤立波的类KdV方程.研究发现，由于尘埃热压力的影响，非热参数$β~(>1)$存在一个临界值$(β_c)$，低于该值时DA孤波停止传播。得到了KdV型方程的孤子解（行波解），并证明其为稀疏型。数值分析了孤子的特性随系统参数的变化。当尘埃回旋频率小于尘埃等离子体频率的十分之一时，静态磁场（仅改变孤子宽度）的影响变得显著。当自由离子温度与俘获离子温度之比$(σ)$为正（负）时，孤子的振幅增大（减小）。通过数值计算，讨论了传播参数$(l_z)$和$σ$对DA孤子动力学特性的影响，发现孤子结构在相当长的时间内可以抵抗扰动和湍流.这些结果对于理解DA孤波在实验室和空间等离子体（例如，地球磁层、极光区、日光层环境等）。
2014-07-23 physics.plasm-ph
Temperature Relaxation Rates in Strongly Magnetized Plasmas
本研究计算强磁化等离子体中电子和离子在广泛磁场强度下的温度及各向异性演化，发现电子与离子磁化差异导致弛豫速率不对称变化，并揭示双强磁化时垂直弛豫速率显著降低。
2024-11-10 physics.plasm-ph
Screened Coulomb potential in a flowing magnetized plasma
使用线性响应理论计算了具有磁化离子的复杂等离子体中移动尘埃颗粒的静电势，从而扩展了我们以前对非磁化等离子体的工作[P.Ludwig et al.，14，053016（2012）]。除了磁场，我们的方法占一个有限的离子温度以及离子中性碰撞。我们最近推出的代码\texttt{Kielstream}是用于有效的计算的尘埃潜力。增加离子的磁化强度，我们发现势的形状主要取决于马赫数$M$。在亚音速离子流（$M<1$）的制度，强磁化引起的电位分布是从非磁化的限制定性不同，而对于$M>1$的磁场有效地抑制等离子体尾场。
2014-07-07 physics.plasm-ph
Four Tensors Determining the Thermal and Electric Conductivities of Non-Degenerate Electrons in Magnetized Plasma
本文用Chapman-Enskog方法求解了具有非简并电子和离子的磁化等离子体的Boltzmann方程。为了获得近似解，使用Sonine多项式直到三阶近似。被认为是完全电离的等离子体。我们得到了更准确的组件的扩散，热扩散和扩散热效应张量相比，以前的出版物在这个问题上。
2020-03-25 physics.plasm-ph
Modelling the Lagrangian of magnetized plasmas with low-frequency magnetic perturbations by a gyrokinetic Ampere-Poisson model
按照Ref. (1)本文引入了粒子坐标系上的基本拉格朗日1-形式，它决定了低频磁扰动下磁化等离子体中所有离子和电子的动力学行为。一个安培-弗拉索夫模型被用来模拟这种基本的拉格朗日1-形式的基础上的一种粗粒度的计划。利用Cary-Littlejohn单参数Lie变换方法，通过对质点坐标系下的基本拉格朗日1-形式进行变换，得到了陀螺心坐标系下新的基本拉格朗日1-形式。这个新的1-形式决定了所有离子和电子在陀螺中心坐标上的动力学。提出了一种完全定义在陀螺中心坐标系上的新的Ampere-Vlasov模型来模拟新的拉格朗日1-形式。通过将静电微扰引入拉格朗日1-形式，我们最终得到了一个定义在陀螺中心坐标上的Ampere-Poisson-Vlasov模型。
2017-04-30 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
Investigating particle acceleration dynamics in interpenetrating magnetized collisionless super-critical shocks
碰撞无碰撞激波出现在各种各样的天体物理现象中，被认为是宇宙中粒子加速的可能来源。我们以前研究过单个超临界激波（其磁声马赫数高于临界值2.7）（Yao等人，2021，2022）以及两个亚临界激波碰撞（Fazzini等人，2022）引起的粒子加速。在这里，我们建议对来自互穿超临界冲击的加速粒子进行测量，以观察这种事件的“锁相效应”（Fazzini et al. 2022）。与单一超临界无碰撞冲击相比，这种效应预计将显著提高能量化离子的能谱。因此，我们预计，在拟议的实验中获得的结果可能会对我们理解宇宙中粒子的离子加速的一种主要来源（热离子的加速，而不是已经充满能量的离子的二次加速机制）产生重大影响。
2022-08-12 physics.plasm-ph
A number-conserving linear response study of low-velocity ion stopping in a collisional magnetized classical plasma
本文给出了在磁化碰撞等离子体中运动的离子的低速阻止本领的理论研究结果。采用线性响应理论，使用介电函数方法计算离子的阻止本领。碰撞，这导致了在等离子体中的激励阻尼，考虑到通过一个数量守恒的弛豫时间近似的线性响应函数。为了突出碰撞和磁场的影响，我们提出了我们的分析和数值计算结果的比较，得到一个非零阻尼或磁场与那些消失的阻尼或磁场。结果表明，碰撞消除了先前获得的异常摩擦[Nersisyan等人，物理评论E 61，7022（2000）]在低离子速度下的无碰撞磁化等离子体。本研究的主要目标之一是比较和对比我们的理论结果与通过一种新的扩散公式的基础上评估的目标离子和电子的磁化单组分等离子体模型的Dutty-Berkovsky关系。
2010-09-09 physics.plasm-ph
Density and potential wake past an insulating obstacle in a partially magnetized flowing plasma
本文研究了圆柱形腔体中热阴极灯丝产生的部分磁化等离子体流中绝缘圆盘障碍物周围等离子体势和密度的径向特性。在没有障碍物的情况下，观察到中央尖锐的最小值的潜力和最大值的等离子体密度;然而，当一个宏观的障碍物被引入等离子体流，一个清晰的径向偏离中心的最小值的等离子体电位被观察到具有等离子体密度峰值附近的障碍物的边缘。障碍物周围的电势深度取决于轴向磁场强度。等离子体流中的这种偏心径向电势分布引起离子在障碍物边缘周围的聚焦。实验发现，正离子的漂移速度与磁场强度和轴向正离子流速度直接相关。基于短路效应的唯象模型被用来解释尾流区等离子体的密度和电势。
2019-09-19 physics.plasm-ph
Cooling force on ions in a magnetized electron plasma
电子冷却是改善储存环中离子束相空间质量的有效方法。在离子和电子束的共同静止坐标系中，离子受到拖曳力，并且其经历能量的损失或增益，这最终减小了离子束的能量扩散。由于电子速度分布是各向异性的，并且冷却过程发生在引导电子的磁场中，因此该过程的计算是复杂的。在本文中的冷却力计算的离子和磁化的电子之间的二进制碰撞（BC）的模型中，库仑相互作用被处理到二阶作为扰动的螺旋运动的电子。该理论对任何强度的磁场都是一致有效的，并且在傅立叶空间中的相互作用中处理了二阶两体力，而没有指定相互作用势。冷却力的显式计算的正则化和屏蔽的潜力，这是有限的范围和更少的奇异性比库仑相互作用在原点。本文导出了单色电子束的封闭表达式，它与电子和离子的速度分布折叠。所得到的冷却力的各向异性麦克斯韦速度分布的电子和离子进行评估。
2013-07-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Partial-Ionization Deconfinement Effect in Magnetized Plasma
在部分电离的等离子体中，离子可以处于不同的电离状态，为了多离子碰撞传输的目的，每个电荷状态可以被描述为不同的流体。在两个电荷状态的情况下，运输推动等离子体走向平衡，这被发现是一个组合的局部电荷状态平衡和广义的收缩关系的离子流体代表不同的电荷状态。结合起来，这些条件导致离子的戏剧性解除限制。这种解除限制发生在与多离子交叉场传输时间尺度类似但不相同的时间尺度上，而不是完全电离等离子体中的电子-离子传输时间尺度。由于局部电荷状态平衡加强了离子流体组分的抗磁漂移速度的差异，这又导致了由于离子-离子摩擦引起的交叉场传输，因此发生去约束。
2022-10-16 physics.plasm-ph
Generalized Impurity Pinch in Partially Magnetized Multi-Ion Plasma
在具有不同离子质量的双离子种类等离子体中，重离子倾向于分别集中在碰撞磁化等离子体的低温区域和碰撞未磁化等离子体的高温区域中。此外，碰撞磁化强度可以被确定为轻离子回旋频率与轻离子和重离子物种的碰撞频率的比率，并且在部分磁化等离子体的中间区域中这种效应的行为主要取决于该霍尔参数。多离子交叉场传输已经描述了在碰撞磁化等离子体制度，广义箍缩关系，它描述了在该等离子体中的平衡离子物种的密度，在文献中找到。本文阐明了碰撞磁化和Larmor磁化在多离子碰撞输运中的作用，并将广义箍缩关系推广到部分磁化区，在部分磁化区，只要电子保持碰撞磁化，离子的Hall参数可能很小.平衡离子密度分布对外力和对彼此具有相同的依赖性，而与离子的碰撞磁化无关。多离子碰撞输运模型的有效性范围的扩大，使它们适用于更广泛的实验室等离子体条件。特别是，离子密度分布演变足够快的径向杂质传输可以观察到周围的停滞MagLIF，导致驱逐的重离子杂质的热点，只要等离子体成为足够的碰撞磁化过程中的内爆。
2021-02-05 physics.plasm-ph
Measurement of ion acceleration and diffusion in a laser-driven magnetized plasma
University of Oxford（牛津大学）
本研究通过激光驱动磁化等离子体实验，测量了离子加速与扩散过程，探讨了波粒相互作用及下混漂移不稳定性在其中的作用机制。
2026-02-28 physics.plasm-ph
Localized absorption of laser energy in X-mode configuration of magnetized plasma
在一些天体物理和实验室等离子体中，已经观察到离子通过低杂波加热。我们已经进行了粒子在细胞模拟，以证明通过操纵等离子体密度分布在目标中的选定的局部点的入射激光脉冲的吸收。我们发现，当入射激光的频率低于下混合共振频率时，一部分入射激光在等离子体靶内传播。此后，当它经历负密度梯度时，它接近其群速度接近零的共振点。这是电磁能显著地转化为静电能并最终转化为离子的动能的地方。因此，通过调整等离子体密度分布，可以在等离子体内部的指定位置处吸收入射电磁波能量。这在期望局部区域处的等离子体的能量沉积/加热的各种应用中可能具有重要性。
2022-06-11 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
Positive Ion Impediment by short-circuiting effect in a magnetized plasma column
研究了热阴极灯丝产生的部分磁化等离子体柱的径向特性。研究发现，在无磁场的情况下，等离子体的电势和密度的变化类似于玻尔兹曼分布。然而，随着磁场增加，随着等离子体密度在中心变得更加明显，而在等离子体电势中观察到相应的最小值，可以看到明显的发散;因此限制了正离子朝向接地侧壁的径向扩散。基于短路效应的现象学模型的开发，公平地解释了这种对比的行为。
2018-10-24 physics.plasm-ph
Dust-ion-acoustic shock waves in magnetized plasma having super-thermal electrons
本文研究了尘埃离子声激波（DIASHW）在含有无惯性超热电子、惯性暖正离子和负尘埃颗粒的三分量磁化等离子体中的传播。用约化摄动法导出了Burgers方程。在考虑惯性暖正离子和负尘埃粒子的情况下，数值模拟了超热电子存在时的正激波和负激波结构。研究了倾斜角（$δ$）、光谱指数（$κ$）、运动粘度（$η$）、等离子体种类的数密度和电荷状态对DIASHW形成的影响。结果表明，正激波势和负激波势均随倾斜角的增大而增大。正、负激波的振幅大小不受等离子体运动粘度的影响，但正、负激波的陡度随等离子体运动粘度的变化而减小。我们的研究结果在空间和实验室等离子体的影响进行了简要讨论。
2021-04-08 physics.plasm-ph
Drift-Energy Replacement Effect in Multi-Ion Magnetized Plasmas
本研究揭示多离子磁化等离子体中的漂移能替代效应，指出碰撞跨场径向加料可在进出离子间直接传递漂移能，从而无需外部功率再循环并降低维持快速旋转的能耗。
2024-05-09 physics.plasm-ph
Correlated Fast Ion Stopping in Magnetized Classical Plasma
本文从理论上研究了磁化电子等离子体中离子对的阻止本领，着重讨论了两离子关联效应。该分析基于以下假设：磁场是经典强磁场（$λ_B\ll a_c\ll λ_D$，其中$λ_B$、$a_c$和$λ_D$分别是电子德布罗意波长、拉莫尔半径和德拜长度），并且两个离子的速度相同且固定。在保留两离子关联效应的情况下，计算了等离子体中的阻止本领和% victim函数，并与单粒子近似的结果进行了比较。
1998-04-24 physics.plasm-ph
Observations of a Field-Aligned Ion/Ion-Beam Instability in a Magnetized Laboratory Plasma
超Alfvénic离子与平行于背景磁场的环境等离子体之间的无碰撞耦合由一组电磁离子/离子束不稳定性（包括共振右手不稳定性（RHI））介导。为了研究这种耦合及其在平行激波形成中的作用，加州大学洛杉矶分校的一种新的实验配置利用高能和高重复率激光在大型等离子体装置（LAPD）的环境等离子体中产生超阿尔夫维尼克场对准碎片等离子体。我们使用时间分辨荧光单色仪和朗缪尔探针阵列来表征激光等离子体的速度分布和密度。碎片离子被观察到足够的超Alfvénic和密度，以激发RHI。用磁通量探头进行的测量显示出与激光靶附近的RHI激发一致的右旋圆偏振频率啁啾。我们将测量结果与实验的2D混合模拟进行了比较。
2017-11-30 physics.plasm-ph
Magnetized dusty plasma: On issues of its complexity and magnetization of charged dust particles
本文探讨磁化尘埃等离子体的复杂性，结合实验观测强调理论建模与计算实验的必要性，并讨论使带电大质量尘埃粒子磁化的主要挑战及可能的解决途径。
2023-05-26 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Nonrelativistic collisionless shocks in weakly magnetized electron--ion plasmas: two-dimensional particle-in-cell simulation of perpendicular shock
本文采用二维粒子模拟方法研究了磁化参数为6 x 10^-5的弱磁化垂直激波，该参数相当于约130的高Alfvén马赫数M_A。它表明，电流丝形成在脚区的冲击，由于离子束-韦伯不稳定性（或离子扩散不稳定性），并产生一个强大的磁场。在下游区域中，这些电流丝还产生通常比上游磁场强15倍的缠结磁场。下游区电子和离子的热能不均分，温度比T_e / T_i ~ 0.3 - 0.4。在我们的模拟中没有观察到有效的电子加速，尽管一小部分离子在冲击反射时略有加速。模拟结果与Rankine-Hugoniot关系吻合得很好。它还表明，电子和离子被加热的底部区域的布尼曼不稳定性（电子）和离子声不稳定性（电子和离子）。然而，由于反射离子的相对高的温度，布尼曼不稳定性的增长率显著降低。出于同样的原因，离子-离子流不稳定性不会在足部区域增长。
2010-08-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron-Acoustic Solitons in Magnetized Collisional Nonthermal Plasmas
采用流体动力学方法研究了由惯性冷电子、无惯性κ分布热电子和静态离子组成的磁化碰撞超热等离子体中斜传播耗散电声孤波的性质.利用约化摄动方法，得到了控制OPdEASWS非线性特性的非线性Schamel方程。Schamel方程的孤立波解被用来研究小，但有限振幅OPdEASW在这样的磁化碰撞超热等离子体的基本特征。基本特征（宽度、振幅、速度等）的OPdEASW的被发现的不同的等离子体配置参数，如超热指数，结晶角，碰撞参数，捕获参数，和外部磁场的修改。静电干扰的性质，其可以在不同的现实空间和实验室等离子体系统中传播（例如，在土星环），简要讨论。
2020-06-02 physics.plasm-ph
Particle-In-Cell simulations of the filamentation process in magnetized radio-frequency plasmas
本文通过二维粒子模拟研究磁化射频等离子体中丝状结构的形成与演化，揭示其经历双阶段动力学过程，并阐明磁力与电力分别驱动电子和离子聚集以塑造丝状结构的机制。
2025-03-31 physics.plasm-ph
Finite-Difference Multiple Fluid Solution for Source-Driven Rotation in Highly Magnetized Linear Plasma Device
本文分析了由多种流体组成的磁化等离子体圆柱的旋转轮廓，扩展了已有的结果。解析稳态解被用作基准的时间依赖的多流体有限差分代码，MITNS：多离子输运数值求解器。磁场的演变，考虑到分析和数值。它的细节被证明是重要的，当粒子被允许出域。MITNS再现了小参数$δ\lll1$的渐近展开结果。对于$\sqrt{m_e/m_i} \sim δ\ll 1$，一个略有不同的制度，占主导地位的粘度诱导的离子运输，发现数值和分析。此验证支持将来将此代码用于更复杂的时间相关计算。
2021-09-08 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
Strategies for Advantageous Differential Transport of Ions in Magnetic Fusion Devices
在各种磁化等离子体几何形状中，人们早就知道高电荷杂质倾向于在较高密度的区域中积累。在这里，我们研究如何在存在额外的力量，如可能会发现在系统中的重力，快速旋转，或不可忽略的空间电荷的“碰撞捏”的变化。在一个旋转的圆柱形等离子体的情况下，我们描述了一个制度，其中径向最外层的离子物种是中间的质量和电荷。我们讨论的融合设备和等离子体质量过滤器的影响。
2018-01-19 physics.plasm-ph
Shock waves in a rotating non-Maxwellian magnetized dusty plasma
本文建立了一个理论模型，研究了在快、慢时间尺度下粘性、磁化和旋转尘埃等离子体中尘埃声激波的特性。本文用约化摄动法导出了尘埃非活动和动态（快、慢时间尺度）两种情况下的非线性Zakharov-Kuznetsov（ZK）方程。电子和离子都服从Kappa/Cairns分布。据观察，粘性在这两种情况下，当灰尘是在背景和活动起着关键的作用，在耗散的声冲击的传播。色散项是由磁场和旋转引起的。研究发现，超高温和等离子体的粘性对激波的形成有重要影响。本研究可能有助于理解特定实验中的旋转等离子体。
2020-02-27 physics.plasm-ph
Complex Korteweg-de Vries equation and Nonlinear dust-acoustic waves in a magnetoplasma with a pair of trapped ions
研究了含一对囚禁离子的磁化尘埃等离子体中尘埃声波的非线性传播。从大量尘埃流体的流体动力学方程和离子的动力学Vlasov方程出发，应用约化微扰技术，导出了一个具有复非线性系数的类KdV方程，它控制着等离子体中小振幅DA波的演化.由于正离子和负离子都呈涡旋状分布，因此出现了复杂系数。给出了KdV方程的解析解和数值解，并分析了外加磁场、尘埃压力以及正负离子质量和温度的影响。
2015-01-05 physics.plasm-ph
Modulation of waves due to charge-exchange collisions in magnetized partially ionized space plasma
建立了一个非线性时变流体模拟模型，描述了部分电离等离子体中存在碰撞和电荷交换相互作用时磁流体动力学波的演化。部分电离的等离子体由电子、离子和大量中性原子组成。在我们的模型中，电子和离子被描述为一个单一的流体可压缩磁流体动力学（MHD）模型，并耦合自洽的中性气体，所描述的可压缩流体动力学方程。等离子体和中性流体都用不同的能量方程来描述它们之间的热能交换过程。基于我们的自洽模型，我们发现传播Alfvénic和快/慢模式的增长和阻尼交替通过一个非线性调制过程。调制似乎是鲁棒的，并通过中性分量经受住强阻尼。
2010-09-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
Ion-acoustic shock waves in magnetized pair-ion plasma
本文对三分量磁化等离子体中斜传播的离子声冲击波进行了理论研究。利用约化摄动法导出了Burgers方程。我们的等离子体模型支持的非广泛的电子的考虑下，积极和消极的冲击结构。研究发现，正、负冲击波势随外加磁场引起的斜角（$δ$）的增大而增大。正、负激波的振幅大小不受离子运动粘度的影响，但正、负激波的陡度随离子运动粘度的增加而减小。我们的研究结果在空间和实验室等离子体的影响进行了简要讨论。
2021-02-16 physics.plasm-ph
Harnessing mass differential confinement effects in magnetized rotating plasmas to address new separation needs
基于原子质量分离大量混合物质的能力对于具有高社会影响的各种新兴应用来说似乎是理想的。满足这一目标的一种可能性在于利用旋转等离子体中的质量差效应。除了传统的离心分离之外，旋转等离子体原则上提供了基于质量分离元素的其他方法。单离子轨道表明，均匀磁化等离子体柱中的离子径向质量分离可以通过在柱上施加定制的电势分布或通过在柱内驱动旋转磁场来实现。此外，磁压力和离心效应可以以非均匀几何形状组合，以基于沿着场线的质量分离离子。这些分离方案的实际应用取决于在等离子体柱内产生期望的电场和磁场配置的能力。
2017-07-03 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
Nontrivial low-frequency topological waves at the boundary of a magnetized plasma
本文在考虑离子运动的磁化冷等离子体中预言了一类新的低频单向拓扑波，通过计算Berry曲率和Chern数证实其非平凡拓扑性质，并揭示其在离子回旋频率以上通过耦合低混杂共振连续谱发生无碰撞阻尼的独特机制。
2025-02-07 physics.plasm-ph
Electrostatic shock structures in a magnetized plasma having non-thermal particles
本文从理论上研究了尘埃-离子-声冲击波在多组分磁化对离子等离子体中的非线性传播，该等离子体中含有惰性的暖正离子和负离子，无惰性的非热电子和正电子，以及静态的带负电荷的大颗粒尘埃颗粒。用约化摄动法导出了Burgers方程。等离子体模型支持在静态带负电荷的大规模尘埃颗粒的存在下的正激波和负激波结构。结果表明，正、负激波轮廓的陡度均随离子运动粘度的增加而减小，但对高度无影响;电子温度的增加使激波轮廓的振幅增大。正激波的高度随入射角的增大而增大，正激波的高度随正电子数密度的增大而增大。本文还简要讨论了本研究结果的应用。
2021-07-17 physics.plasm-ph
Excitation of lower hybrid and magneto-sonic perturbations in laser plasma interaction
低杂波（LH）和磁声波（MS）是磁化等离子体的常见波型。这些模式在许多现象中起着重要的作用。在磁约束核聚变实验中，低杂波常用于电流驱动和加热。LH波和MS波在各种天体物理和空间等离子体观测中都被观测到。这些波涉及离子运动，因此在高功率脉冲激光实验中没有被考虑。本文用粒子模拟方法研究了激光等离子体相互作用中低杂波激发和磁声激发的一种简单机制。详细研究了这些模式的形成和传播特性。产生这些扰动的方案依赖于在等离子体中施加强磁场来约束激光电场中较轻电子物种的运动。选择磁场强度以使较重的离子在激光频率下不被磁化。这有助于LH波的激发。另一方面，在与激光脉冲持续时间相关的较慢的时间尺度下，甚至离子也显示出磁化响应，并且观察到磁声激发被激发。
2020-08-24 physics.plasm-ph
Effect of collisions on the plasma sheath in the presence of an inhomogeneous magnetic field
本文研究了低压磁化等离子体鞘层性质对非均匀磁场中离子-中性粒子碰撞的依赖性。考虑了自洽的一维双流体水动力学模型，并对方程组进行了数值求解。研究表明，等离子体鞘层的宽度扩大和空间电荷增加的碰撞。离子与中性粒子的碰撞和不均匀的磁场限制了离子向表面的运动。通过选择合适的磁场配置和离子-中性碰撞频率，可以控制离子向壁的运动。同时还对两种不同磁场配置进行了比较，以区分现场常见的情况。这项研究的结果应该有助于理解等离子体约束和等离子体处理材料中离子的复杂动力学。此外，目前的工作旨在建立一个框架，磁化等离子体的任何任意磁场配置文件的双流体建模。这里提供的分析应作为今后在相关领域开展工作的基础。
2021-05-01 physics.plasm-ph
Oblique propagation of longitudinal waves in magnetized spin-1/2 plasmas: Independent evolution of spin-up and spin-down electrons
我们考虑电子和静止离子的量子等离子体。我们描述了自旋向上和自旋向下的电子的单独演化。我们提出了相应的量子流体力学方程组。我们假设等离子体被置于均匀的外部磁场中。我们计算了平衡简并等离子体中自旋上和自旋下量子态的不同占据。这种效应通过每种电子的压力的状态方程包括在内。研究了纵波的斜向传播。我们表明，而不是两个众所周知的波（朗缪尔波和Trivelpiece-古尔德波），等离子体揭示四波的解决方案。在简并等离子体的平衡态中，由于自旋向上和自旋向下的电子\textit{and}分别占据自旋向上和自旋向下的量子态，存在新的解.
2014-06-24 physics.plasm-ph
Laboratory-scale Perpendicular Collisionless Shock Generation and Ion Acceleration in Magnetized Head-on Colliding Plasmas
该研究通过大规模粒子网格模拟，在实验室尺度磁化对头碰撞等离子体中实现了垂直无碰撞激波的产生，观察到约四倍密度跃升、磁场放大30倍及离子幂律加速，为天体物理磁场放大与激波粒子加速提供了直接联系。
2024-05-23 physics.plasm-ph
Effect of magnetic field on viscosity in the weakly ionized and magnetized plasma with power-law q-distributions in nonextensive statiostics
利用非广延统计中的广义Boltzmann输运方程，研究了磁场对具有幂律q分布的弱电离磁化等离子体中带电粒子粘性的影响.我们推导了复杂等离子体中电子和离子的六个粘滞系数，其中包括磁场引入的四个粘滞系数，其中q参数和磁场都起着重要的作用。通过数值分析，我们发现这些粘滞系数强烈地依赖于弱电离磁化等离子体的磁场和q参数，因此在低温复杂等离子体中具有潜在的应用价值。
2019-06-13 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Magnetic Field Amplification and Particle Acceleration in Weakly Magnetized Trans-relativistic Electron-ion Shocks
Columbia University（哥伦比亚大学）；The University of Tokyo（东京大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Flatiron Institute（平托研究所）
研究弱磁化跨相对论电子-离子冲击中磁场放大与粒子加速机制，发现不同不稳定性主导下非热离子和电子的加速效率及能量标度差异。
2026-02-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Ponderomotive force driven mechanism for electrostatic wave excitation and energy absorption of Electromagnetic waves in overdense magnetized plasma
激光电磁脉冲在等离子体中激发静电波是一个重要的研究课题，它提供了一种将激光电磁场的能量传输到等离子体介质中的方法。本文提出了一种全新的有质动力压力驱动的有限激光脉冲在过密磁化等离子体中激发静电波的机制。采用EPOCH-4.17.10程序框架，利用粒子模拟方法研究了有限长激光脉冲与磁化过密等离子体介质的相互作用。外部磁场被选择为平行于激光传播方向对准。在这种几何结构中，电磁波在等离子体中的传播被识别为哨声或R波和L波。这些波的群速度不同，R和L脉冲的清晰空间分离是可见的。此外，还观察到与在等离子体内部传播的EM脉冲相关联的静电扰动的激发。这些静电扰动是重要的，因为它们将激光能量耦合到等离子体介质。静电振荡的激发在这里通过由两种等离子体物质感受到的（电磁脉冲的）有质动力之间的差异产生的电荷分离的全新机制来理解，即，磁化等离子体中的电子和离子。
2021-05-25 physics.plasm-ph
Mechanism of generating collisionless shock in magnetized gas plasma driven by laser-ablated target plasma
本文利用一维全粒子模拟研究了激光烧蚀靶等离子体驱动磁化气体等离子体产生无碰撞激波的机制，发现前驱波对种子激波的形成至关重要，且其起源依赖于靶等离子体注入时间。
2024-11-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
High-power laser experiment forming a supercritical collisionless shock in a magnetized uniform plasma at rest
提出了一种新的产生准垂直超临界磁化无碰撞激波的实验方法。在我们的实验中，环境氮（N）等离子体是在休息和良好的磁化，它具有均匀的质量密度。等离子体是由激光驱动的烧蚀铝（Al）等离子体推动的。条纹光学高温计和空间分辨激光集体汤姆逊散射澄清等离子体密度和温度的结构，这是比较一维粒子在细胞模拟。结果表明，激光辐照后，Al等离子体被自生的Biermann电池场磁化，并与入射的N等离子体发生碰撞。N等离子体中的压缩外部场反射N离子，导致逆流磁化N流。也就是说，我们识别反射的N离子的边缘。这种相互作用的等离子体形成了磁化的无碰撞激波。
2022-02-07 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.plasm-ph
Particle-in-cell studies of fast-ion slowing-down rates in cool tenuous magnetized plasma
我们报告在冷，弱磁化，弱耦合等离子体的电子回旋半径，$ρ_{e}$，是可比或小于德拜长度，$λ_{De}$，和快离子速度超过电子热速度，在该制度中，电子响应可能会受到阻碍的快离子能量损失率的3D-3V粒子在细胞中的模拟。这些模拟使用显式算法，空间上解决$ρ_{e}$和$λ_{De}$，并在时间上解决电子回旋和等离子体频率。对于具有各向同性速度分布的单能稀快离子，这些慢化时间、$τ_{s}$、\versus快离子电荷的标度研究与非磁化慢化理论一致;在外加磁场下，$τ_{s}$之间在交叉场和平行场方向上没有一致的各向异性。缩放的快离子电荷被确认为一种可行的方式，以减少所需的计算时间为每个模拟。这些慢下来的过程的影响描述的一个磁约束聚变的概念，小，先进的燃料，场反转配置设备。
2018-03-13 physics.plasm-ph
Kinetic treatment of magnetized and collisionless plasma near a wall
带电粒子围绕磁力线旋转，这一特性被用来在磁约束聚变装置中约束等离子体。典型地，回转半径与系统尺寸相比是小的，并且因此回转运动可以被平均掉。由此产生的带电粒子运动紧密地跟随磁场线。在聚变装置的边缘，磁场通常以浅角度撞击在壁上。一个边界层的形式，其中的等离子体密度的变化超过了一个特征距离从壁的离子回旋半径的顺序，因为离子被吸收在他们的回旋运动。这种边界层被称为磁预鞘，并且通常是无碰撞的和准中性的。重要的是，该区域中的电场使离子回旋轨道变形，使其非圆形，从而影响离子密度分布。求解磁预鞘相当于获得自洽电场，对于该电场，净电荷密度为零。在这篇论文中，我假设一个小的磁场角和小的梯度平行于壁发展的渐近理论的磁预鞘，这是用来获得离子密度。小，但至关重要的，贡献的一部分，轨道附近的墙包括在内。为了证明理论的情况下，没有任何梯度平行于壁，我计算数值的自洽静电势假设电子密度是玻尔兹曼分布。利用该模型研究了磁预鞘特性与磁场角和离子温度的关系。得到了穿过磁预鞘的离子的分布函数，这对预测聚变装置壁面的溅射量和侵蚀量具有重要意义。
2018-11-24 physics.plasm-ph
Ion-acoustic shock waves in a magnetized plasma featuring super-thermal distribution
该研究用约化微扰法推导磁化成对离子等离子体中的 Burgers 方程，揭示超热电子和正电子条件下倾角、离子黏度及质量对正、负离子声激波的影响。
2021-04-14 physics.plasm-ph
Nonlinear Development of Streaming Instabilities In Strongly Magnetized Plasmas
本文研究了在有引导场的磁重联中形成的电流层中流动不稳定性的非线性发展。理论和三维粒子模拟揭示了两个不同的阶段。首先，平行布尼曼不稳定性增长并捕获低速电子。剩余的电子驱动两种形式的湍流：平行电子-电子双流不稳定性和近垂直的低混杂不稳定性。高速电子与湍流共振，并将动量传递给离子和低速电子。
2009-03-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic intermittency in magnetized plasma turbulence
我们采用磁化等离子体湍流，描述的gyrokinetic形式主义在一个区间内，从年底的流体尺度的电子gyroradius，介绍动力学双折射的第一次研究，其中直接形成的非线性结构的分布函数进行分析，占线性（朗道共振）和非线性相位混合产生的速度空间相关性。电子结构被发现是强烈的间歇性和线性相位混合为主，而非线性相位混合占主导地位的弱间歇离子。这是第一次的空间磁不稳定性和线性相位混合被证明是自洽的电子，并作为磁场以下的磁不稳定性的电子在小尺度上，解释为什么磁岛的地方占主导地位的朗道阻尼在稳态湍流。
2016-12-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
