"Magneto-elastic" waves in an anisotropic magnetised plasma
本文研究各向异性磁化双流体等离子体中考虑非回旋各向同性扰动离子压强张量时的线性波，识别出低频磁声与高频离子伯恩斯坦分支，并通过一致展开恢复了磁声色散关系的有限拉莫尔半径修正。
2016-12-28 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
The effect of plasma expansion on the dispersion properties of MHD waves
本文基于EBM中的理想膨胀MHD方程推导一阶色散关系，揭示太阳风径向膨胀如何改变Alfvén波及快慢磁声波，并阐明多方指数模型对快磁声模式远日球层加速的影响。
2025-06-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Coupling between whistler waves and slow-mode solitary waves
电子尺度和离子尺度现象之间的相互作用是实验室和空间等离子体物理学的普遍兴趣。本文通过双流体数值模拟研究了哨声波与慢磁声孤子之间的线性耦合。实验室实验和空间测量表明，哨声波可以在不均匀的外场（如密度峰或密度洞）中被捕获，在那里它们可以传播比其特征时间尺度长得多的时间。空间测量也探测到了与磁洞相对应的哨声波，即，到具有在离子尺度上延伸的磁场最小值的密度峰。这就提出了一个有趣的问题，即离子尺度的结构如何与哨声波耦合。慢磁声孤子具有磁洞的一些主要特征。利用非均匀等离子体的管道特性作为指导，我们提出了一个数值研究的哨声波被捕获和传输内传播的慢磁声孤子。
2012-03-17 physics.plasm-ph
Characterization of fast magnetosonic waves driven by compact toroid plasma injection along a magnetic field
本研究在大红球装置上观测到紧凑环等离子体注入亥姆霍兹磁场产生的快磁声波，分析了多种因素对波特性的影响，为磁惯性聚变靶等离子体制备提供参考。
2023-12-14 physics.plasm-ph physics.space-ph
Normal Modes in Magnetized Two-Fluid Spin Quantum Plasmas
我们扩展了经典的两流体磁流体力学（MHD）的形式主义，包括量子效应，如电子费米压力，玻姆压力和自旋耦合。在小于电子趋肤深度的尺度上，必须考虑霍尔效应和电子惯性，并且霍尔效应和电子惯性可以与量子效应重叠。我们给出了完整的双流体量子MHD（QMHD）模型，并分析了这些效应在中子星大气和白矮星内部高密度环境中的相对重要性，发现在很宽的参数范围内，所有这些效应都是有效的。在所有的自旋相互作用中，我们只分析了自旋-磁耦合，因为它在$\hbar$中是线性的，因此它是最强的自旋效应。我们重新获得了经典的双流体MHD色散关系对应的磁声和Alfvén模式，修改了量子效应。在零自旋情况下，对于平行于磁场的传播，我们发现快模的频率是由于电子惯性修正的量子效应，而Alfvén慢扇区的频率没有量子修正。对于垂直传播，快模频率与平行传播相同，加上仅由经典双流体效应引起的校正。当考虑自旋时，出现哨声模，这是由于两流体的自旋-磁相互作用。对于磁声波和阿尔文波的平行传播，没有由于自旋而引起的修改，而对于垂直传播，由于自旋而引起的色散项出现在快磁声波模式的双流体表达式中。
2018-09-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The Dispersion Relations and Instability Thresholds of Oblique Plasma Modes in the Presence of an Ion Beam
如果离子束的速度足够大，离子束可以使阿尔文/离子回旋波和磁声波/哨声波不稳定。热等离子体色散关系的数值解先前已经表明，激发这种不稳定性所需的最小束速度对于具有$\vec k \times \vec B_0\neq 0$的斜模式比对于具有$\vec k \times \vec B_0 = 0$的平行传播模式明显更小，其中$\vec k$是波矢量，$\vec B_0$是背景磁场。在本文中，我们解释这种差异的准线性理论的框架内，专注于低$β$等离子体。我们首先推导，在冷等离子体近似下，在存在离子束的情况下，倾斜和平行传播波的色散关系和偏振特性。然后，我们展示了如何可以推导出不同的波分支的不稳定阈值的波-粒子共振条件，在波帧中的粒子能量的守恒，波能量的符号（正或负），和波的偏振。我们还提供了一个图形描述的不同条件下，朗道共振和回旋共振不稳定的阿尔文/离子回旋波的存在下的离子束。我们利用我们的研究结果来讨论可能限制太阳风中α粒子差分流的不稳定性类型。
2013-01-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Upper-hybrid and electron-cyclotron waves in a laboratory magnetoplasma: weak spatial dispersion and parametric effects
本文研究了冷（Te=0.5eV）、大（长1.2m，直径70 cm）、均匀的麦克斯韦实验室磁等离子体在上混合频率范围内的短波等离子体波辐射。虽然空间色散的特征参数b2= VTe 2/c2很小（b2<10-6），但等离子体电子的热运动强烈地改变了上混合等离子体波的色散特性。实际上，只有当参数范围同时满足两个不等式：wc<w<2 wc，wp<w<wuh时，才能观察到UH等离子体波的共振锥状色散。在此参数范围内，在谐振方向上的最大折射率已被发现限制在nmax~15;新的UH模式，其色散由锥形折射决定已被发现在附近的上混合谐振（w=wuh）。在w<2 wc，wp<w<wuh处的波色散不符合冷等离子体近似，而是由沿环境磁场传播的热等离子体波决定的。特别注意的是在电子回旋共振附近的波的传播特性。当两个电磁波（w1=wc，w2=wc+Dw）同时传播时，当Dw近似等于较低的混合频率时，观察到一个有趣的减小电子回旋阻尼的效应。这种效应可以用三波参量过程来解释，类似于三能级原子系统中的电磁感应透明效应。减少电子回旋阻尼作为泵波的拍频和振幅的函数被广泛研究。讨论了所观察到的效应在等离子体物理和电子学中的可能应用。
2004-10-20 physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic instabilities in a self-gravitating rotating cosmic plasma
研究了银河系旋转气体等离子体中磁流体动力学（MHD）波的产生及其不稳定性，这些波受磁场、自引力、宇宙射线扩散对流以及气体和宇宙射线压力的影响。在三种不同的情况下，即当传播方向是垂直的，平行的和倾斜的静态磁场，并显示出显着修改的科里奥利力的影响，由于宇宙流体的旋转和宇宙射线扩散的耦合的Jeans，Alfv{é}n和磁声波，阻尼或不稳定的条件进行了研究。耦合模可以是阻尼的或反阻尼的，这取决于波数是高于或低于由科里奥利力和宇宙线压力的影响而减少的Jeans临界波数。结果表明，旋转轴偏离静磁场方向时，Alfv{é}n波与经典的Jeans模发生耦合，从而产生修正的慢Alfv{é}n波、快Alfv{é}n波和修正的经典Jeans模.此外，由于宇宙射线扩散的影响，在慢、快Alfv{é}n波的中频区出现了一种新的波模（可称之为快Jeans模），这种波模在长波长传播时似乎是无色散的，在星系的高密度区不稳定性增长率较低。本文所报道的各种MHD波的色散特性和不稳定性对不同长度尺度的星系结构的形成起着关键作用。
2022-10-18 physics.plasm-ph
Gyro-viscosity and linear dispersion relations in pair-ion magnetized plasmas
本文发展了一个考虑陀螺粘性的流体理论，研究了圆柱对称均匀对离子磁化等离子体中的波传播特性。由Hankel-Fourier变换导出的精确色散关系与Oohara及其同事在实验中观察到的色散关系相当。陀螺粘度是通过抑制通常导致色散的前向性质的热压力的影响而导致离子回旋波的传播特性从前向到后向的变化的原因。虽然实验已经解释了本作者的动力学理论，动力学推导是如此涉及，因为精确的粒子轨道在相空间中，有限的拉莫尔半径效应，和更高的阶离子回旋共振。目前的流体理论提供了一个简单和透明的结构的色散关系，因为陀螺粘度重整为离子回旋频率，这本身表明了落后的性质的色散。流体理论通常的缺点是只处理系统中激发的本征波的基本模式，而不能描述动力学理论所描述的高次谐波，这一缺点可以通过基于回转粘度重整化的简单推导和清晰的图像来补偿。
2015-10-17 physics.plasm-ph
Photon polarizability and its effect on the dispersion of plasma waves
在等离子体中传播的高频光子表现出线性极化率，其可以影响线性等离子体波的色散。我们提出了一个详细的计算，这种效果的朗缪尔波作为一个特征的例子。给出了两种替代配方。在第一个公式中，我们通过求解电子流体的控制方程来计算朗缪尔波的修正色散，其中光子贡献作为有质动力进入。在第二个公式中，我们提供了一个基于光子极化率的推导。这样就不需要计算有质动力，结果更具有一般性。
2017-01-11 physics.plasm-ph
Comparative study of gyrokinetic, hybrid-kinetic and fully kinetic wave physics for space plasmas
一组数值求解器的线性色散关系的gyrokinetic，混合动力学，和完全动力学模型的动力学Alfvén波和快磁声模式在这些模型中的物理研究。特别是，我们专注于相关的参数，面向太阳风的应用程序（使用均匀的，各向同性的背景），其特征在于波传播角平均接近90°。结果发现，gyrokinetic模型，而缺乏高频解决方案和回旋效应，忠实地再现完全动力学阿尔文波物理接近，有时显着超出，其有效性范围的边界。混合动力学模型，另一方面，是更完整的高频波，但由于其简单的电子模型，它被发现严重低估波阻尼率，即使在离子空间尺度在很大范围内的参数，尽管包含完整的动力学离子物理。
2016-05-26 physics.plasm-ph physics.space-ph
Simulating the photospheric to coronal plasma using magnetohydrodyanamic characteristics II: reflections on non-reflecting boundary conditions
本文在 MHD 代码 LaRe3D 中实现了无反射边界条件，通过热球和 spheromak 平流模拟测试发现，该边界条件可能与真值模拟产生严重的物理差异。
2025-01-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Modification of magnetohydrodynamic waves by the relativistic Hall effect
通过推导相对论霍尔磁流体动力学（HMHD）的线性色散关系，研究表明相对论霍尔效应显著改变了波的传播特性。而在非相对论HMHD中，快磁声波的相速度和群速度随着霍尔效应的增大而变得各向异性，相对论霍尔效应给各向异性带来了上界。具有强霍尔效应的Alfveén波群速度也变得比非相对论情况下的各向异性小。此外，阿尔文和快波的群速度表面在与周围磁场接近垂直的方向上合并成一个单一的表面。同样值得注意的是，相对论HMHD的特征标度长度取决于离子温度、磁场强度和密度，而非相对论HMHD标度长度，即，离子趋肤深度仅取决于密度。修正后的特征标度长度随着离子温度的增加而增加，随着磁场强度的增加而减小。
2017-07-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Dispersive shock waves in partially ionised plasmas
在部分电离的太阳低层大气等离子体中传播的压缩波很容易变陡为包括激波在内的非线性波。在这里，我们研究的效果产生的霍尔电流垂直于环境磁场的冲击波的特性的弱色散。我们的研究还将集中在弱色散和等离子体部分电离之间的相互作用。使用多尺度技术，我们推导出的形式Korteweg-de Vries-Burgers方程的控制方程。利用微扰技术得到了弱色散对激波的影响。二阶项的长期行为的解决与重正化技术的帮助下。我们的研究结果表明，分散修改的冲击波的特性，这种变化也依赖于等离子体的电离程度。色散可以在冲击等离子体中产生短暂的振荡。随着等离子体中中性粒子数目的增加，激波阵面变宽。
2018-10-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Dependence of kinetic plasma waves on ion-to-electron mass ratio and light-to-Alfvén speed ratio
磁化强度$|Ω_{\mathrm e}|/ω_{\mathrm{e}}$是等离子体天体物理中的一个重要参数，其中$Ω_{\mathrm e}$和$ω_{\mathrm{e}}$分别是电子回旋频率和电子等离子体频率。它只取决于质量比$m_{\mathrm i}/m_{\mathrm e}$和光与阿尔文速度比$c/v_{\mathrm{Ai}}$，其中$m_{\mathrm i}$（$m_{\mathrm e}$）是离子（电子）质量，$c$是光速，$v_{\mathrm{Ai}}$是离子阿尔文速度。非线性数值等离子体模型（如粒子模拟）通常必须为$m_{\mathrm i}/m_{\mathrm e}$和$c/v_{\mathrm{Ai}}$假设不切实际的值。由于线性理论产生精确的结果，在小振幅的波特性的参数标度，我们使用线性理论研究阿尔文/离子回旋和快磁声波/哨声波的色散关系作为主要的例子集体等离子体行为取决于$m_{\mathrm i}/m_{\mathrm e}$和$c/v_{\mathrm{Ai}}$。我们分析了它们的依赖$m_{\mathrm i}/m_{\mathrm e}$和$c/v_{\mathrm{Ai}}$在准平行和准垂直方向的传播相对于背景磁场的等离子体与$β_j\sim1$，其中$β_j$是物种$j$的热磁压力的比率。虽然它们的色散关系在很大程度上独立于$c/v_…
2020-04-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Estimated Heating Rates Due to Cyclotron Damping of Ion-scale Waves Observed by Parker Solar Probe
本文利用 PLUME 色散求解器分析 PSP 观测的离子尺度波，发现 20.37% 观测时段存在瞬态离子回旋波，并估计其对质子的显著耗散可解释太阳风质子温度及各向异性增强。
2024-08-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Formation of quasi-periodic slow magnetoacoustic wave trains by the heating/cooling misbalance
慢磁声波在自然界和实验室等离子体系统中都无处不在。等离子体冷却和加热过程之间的波动引起的不平衡导致慢磁声波的放大或衰减以及色散。波的色散可以归因于系统中的特征时间尺度的存在，与等离子体加热或冷却由于在热平衡附近的加热和冷却过程的竞争。我们分析了线性慢磁声波在等离子体中的热平衡形成的光学薄的辐射损失，场对齐的热传导，和一个未指定的加热的平衡。色散表现为波的有效绝热指数对波频率的依赖性，使得相速度和群速度依赖于频率。的波放大和色散的相互作用示出的结果到振荡模式的发生在一个最初的宽带慢波，与热不平衡的时间尺度确定的特征周期，即由相结合的辐射损失和加热函数的导数相对于密度和温度，在平衡评估。这种效果说明了通过估计的振荡模式的特征周期，出现在太阳日冕的等离子体中的热不平衡。据发现，由一个数量级的周期是关于在日冕中检测到的慢磁声振荡的典型周期。
2019-07-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph
