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
Multiscale Equatorial Electrojet Turbulence: Energy Conservation, Coupling, and Cascades in a Baseline 2-D Fluid Model
报道了在统一流体模型基础上对赤道电射流中等离子体不稳定性耦合的研究进展。通过研究密度梯度标度长度（Ln）和交叉场（E？B）在等离子体湍流上漂移。阐明了这些多尺度不稳定性的能量传递机制和途径。能量的统一模型进行检查，包括注入，保守的重新分配（场和尺度之间），和最终耗散。能量学中涉及的各种物理机制被分类为源、汇、非线性传递和耦合，以表明系统满足能量守恒基本定律。研究了非线性转移项的物理学，以确定它们在产生能量级联中的作用（从主导不稳定波数转移能量和驱动不同尺度长度的不规则性）。验证了两步能量级联产生赤道电射流中3米等离子体不规则体的理论。此外，系统的非线性允许反向能量级联的可能性，负责在电射流的顶部产生大规模的等离子体结构。
2016-02-29 physics.plasm-ph
Energy enhancement of laser-driven ions by radiation reaction and Breit-Wheeler pair production in the ultra-relativistic transparency regime
研究发现在超相对论透明区，辐射反应和Breit-Wheeler对产生可增强激光驱动碳离子的能量，通过改变Buneman不稳定性相速度，进一步提高离子能量。
2023-07-03 physics.plasm-ph
The electromagnetic instabilities propagation in weak relativistic quantum plasmas
温度各向异性激发的电磁不稳定性一直是高密度物理系统中的重要问题之一，其中自旋引起的相对论效应和量子效应是重要的。本文讨论的情况下，等离子体不是强耦合，但仍然是在一个经典的等离子体描述是不充分的制度。等离子体的长度尺度可以大于德布罗意长度，使得与自旋相关的量子效应可以是显著的。此外，唯一的相对论效应是由于电子自旋，例如自旋-轨道耦合效应（弱（半）相对论效应）。结果表明，这些效应在ICF实验中可能不重要，但在天体物理实验中，由于强磁场的存在，这些效应可能会产生重要的结果。结果表明，弱相对论效应可以覆盖磁偶极力和自旋旋进效应，从而使不稳定性的增长率比非相对论自旋极化情形有所增加.实际上，预期背景磁场中的电子俘获和粒子能量耗散的概率将降低，使得系统中将存在高部分的自由能。
2017-11-20 physics.plasm-ph
2-D studies of Relativistic electron beam plasma instabilities in an inhomogeneous plasma
相对论电子束在等离子体中的传输存在双流、双折射等微观不稳定性，在血浆中。这导致通过等离子体介质的电子输运受到严重限制。然而，最近，已经有实验证明了在碳纳米管结构的固体靶中改善兆安培电子电流（由强激光与固体靶的相互作用产生）的传输[Phys. Rev Lenness. 108，235005（2012）]。这表明非均匀等离子体（由碳纳米管结构靶的电离产生）有助于抑制束等离子体不稳定性的增长。这份手稿解决了这个问题的帮助下，详细的分析研究和模拟的帮助下，2-D粒子在细胞的代码。研究结论表明，当等离子体密度选择为非均匀时，只要非均匀等离子体的尺度长度1/ks小于典型等离子体趋肤深度（c/ωp0）尺度，二维几何结构中主要不稳定性的增长率减小。在这样小的尺度长度通道化的电流也观察到在模拟中。
2015-07-29 physics.plasm-ph
Stream instabilities in relativistically hot plasma
在相对论热电子背景下，导出了一般传输角下相对论离子束的不稳定性。结果表明，在垂直于流动方向的方向上的韦伯不稳定性是增长最快的模式，可能是第一次出现，与PIC模拟中看到的对齐的细丝一致。斜，准垂直模式增长几乎一样快，因为增长率只适度变化的角度，他们可能会扭曲或扭曲后的垂直模式饱和的灯丝。
2011-04-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Dispersion and thermal effects on electromagnetic instabilities in the precursor of relativistic shocks
费米加速可以有效地发展在相对论性无碰撞冲击波提供上游（未受冲击）等离子体是弱磁化。在低磁化下，冲击前兆的大尺寸确实为电磁微不稳定性的增长提供了足够的时间，并且这种微不稳定性产生小尺度湍流，这又提供了所需的散射。本论文扩展了我们以前的分析，这些微观不稳定性的发展，占有限的角度分散束的反射和加速粒子，并占预期的加热的上游电子在冲击前兆。我们发现，只要上游等离子体的电子保持冷态，斜向双流不稳定性可以在激波洛伦兹因子gamma_{sh} ~10的范围内工作，而在此范围内，偏转不稳定性被强烈抑制;然而，当电子被加热到相对论温度时，情况变得相反，双流不稳定性被抑制，而双折射模式变得有效，即使在冲击洛伦兹因子的中等值下。这些不稳定性的峰值波长从惯性电子尺度向质子惯性尺度迁移，因为背景电子在冲击前兆的交叉过程中逐渐被加热。我们还讨论了冲击上游电流驱动的不稳定性的作用。特别是，我们表明，返回/加速粒子通过其在背景磁场中的旋转产生横向电流。我们发现，在背景等离子体中的补偿电流可以导致布尼曼不稳定性，提供了一个有效的电子加热源。[摘要]
2011-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
Simulating the nonlinear interaction of relativistic electrons and tokamak plasma instabilities: Implementation and validation of a fluid model
为了模拟托卡马克聚变等离子体中的破裂，提出了一个描述相对论逃逸电子演化及其与背景等离子体相互作用的流体模型。该模型的总体目标是自洽地描述失控电子（RE）和等离子体不稳定性在破坏过程中的非线性耦合演化。在这个模型中，逃逸电子被认为是一个单独的流体物种，其中初始种子是通过Dreicer源产生的，最终通过雪崩机制生长（可以很容易地添加其他相关的源机制）。逃逸电子的平流被认为主要是沿着场线，但也考虑到ExB漂移。该模型是在非线性磁流体动力学（MHD）代码JOREK的基础上Bezier有限元，电流耦合到热等离子体。基准的代码与一维逃逸电子代码GO是使用人工热淬火圆形等离子体。作为第一个演示，该代码适用于在ITER等离子体的轴对称冷垂直位移事件的问题，揭示显着不同的动态计算的情况下，没有失控的电子之间。虽然它是不可行的，以实现完全现实的逃逸电子速度接近光速的缓慢演变的等离子体不稳定性的完整模拟，代码被证明是适合于研究各种MHD的MHD-RE相互作用的MHD活性和中断相关的等离子体。
2019-06-28 physics.plasm-ph
Relativistic electron streaming instabilities modulate proton beams accelerated in laser-plasma interactions
我们报告的实验证据表明，多兆电子伏质子加速相对论激光等离子体相互作用调制的强附加电磁场。调制时，观察到的预等离子体上开发的背面的$μ$ m级固体密度氢靶。在这样的条件下，电磁场被相对论电子韦伯不稳定性放大，并在目标的临界密度区域最大化。质子的空间分布的分析表明产生了具有$μ$ m尺度波长的$B>$ 10 MG和$E>$ 0.1 MV/ $μ$ m场。这些结果是在良好的协议与三维粒子的细胞模拟和分析估计，这进一步证实，这一过程是占主导地位的不同的目标材料提供了一个preplasma形成在后侧的规模长度$\gtrsim 0.13 λ_0 \sqrt{a_0}$。这些发现对用于多用途应用的高质量质子加速所需的预等离子体水平施加了重要的限制。
2017-04-14 physics.plasm-ph
Stabilisation of BGK modes by relativistic effects
我们调查的电子加速通过它们与静电波的相互作用，驱动的相对论布尼曼不稳定性，在一个系统中占主导地位的反向传播质子束。我们观察到这些波的增长和随后的饱和通过电子捕获的质子束速度范围内，从0.15 C到0.9 C。我们可以报告一个减少的稳定性的静电波（ESW）与增加非相对论性的电子束速度和提高波的稳定性增加相对论性的电子束速度，无论是根据以前的研究结果。在最高的光束速度，我们发现该系统是稳定的~160等离子体周期的一段时间。此外，我们观察到，据我们所知，以前未报道的次级电子加速机制在低束速。我们认为，这是参数耦合的结果，产生高相速度ESW的，然后陷阱电子，加速它们到更高的能量。这使得我们的模拟研究中的电子能够实现费米加速所需的注入能量，在未磁化等离子体中的电子束速度低至0.15c。
2006-03-07 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Laboratory observation of collective beam-plasma instabilities in a relativistic pair jet
University of Oxford（牛津大学）；STFC Rutherford Appleton Laboratory（STFC卢瑟福阿普尔顿实验室）；Laboratory for Laser Energetics（激光能量学实验室）；European Organization for Nuclear Research (CERN)（欧洲核子研究组织（CERN））；GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico（技术高等学院等离子体与核聚变研究所/GoLP）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（GSI亥姆霍兹重离子研究中心有限公司）；National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波季斯特里安大学）；BoS GmbH / OuSoCo（BoS有限公司/OuSoCo）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
本研究通过实验室观测相对论电子-正子对等离子体中的集体束-等离子体不稳定性，验证了粒子-网格模拟的预测，并为天体物理中的相关模型提供了基准。
2026-02-18 physics.plasm-ph
Effects of multi-dimensionality and energy exchange on electrostatic current-driven plasma instabilities and turbulence
本文利用2D2V Vlasov–Poisson动理学模拟研究多维电流驱动静电不稳定性的饱和过程，揭示其四阶段演化及各向同性化特征，发现多维效应会限制纵向高能回流离子形成并促进横向高能离子产生。
2024-01-05 physics.comp-ph physics.plasm-ph stat.AP
Relativistic Tearing and Drift-kink Instabilities in Two-fluid Simulations
采用二维两流体相对论磁流体力学方法，研究了无碰撞相对论对等离子体中电流片的稳定性。特别是，我们研究了撕裂和漂移扭结模式的线性增长的电流片和没有引导场，并获得的增长率是非常相似的，已经发现在相应的PIC模拟。这表明，双流体模拟可以在研究涉及磁重联的天体物理相对论等离子体的大尺度动力学问题是有用的。
2016-02-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Stimulated scattering instability in a relativistic plasma
研究了强线极化电磁波（EMW）在含简并电子的相对论等离子体中的受激散射不稳定性。从相对论流体动力学模型和麦克斯韦方程组出发，导出了由电磁波有质动力驱动的低频电子和离子等离子体振荡的耦合非线性方程组。然后从耦合的非线性方程组中得到非线性色散关系，该方程组揭示了电磁波的受激拉曼散射（SRS）、受激布里渊散射（SBS）和调制不稳定性（MIs）。结果表明，离子的热压力和电子的相对论简并压力显着修改SRS，SBS和MI的特性。
2018-05-30 physics.plasm-ph
Instabilities for a relativistic electron beam interacting with a laser irradiated plasma
本文研究了辐射场（RF）对相对论电子注-等离子体相互作用中产生的不稳定模的影响，假定$ω_{0} >ω_{p}$，其中$ω_{0}$是RF的频率，$ω_{p}$是等离子体的频率。这些不稳定的模式参数耦合到彼此由于RF和两个流和参数不稳定性之间的混合。色散方程是由束流-等离子体系统的动力学方程和麦克斯韦方程线性化得到的。为了突出辐射场的影响，我们提出了一个比较我们的分析和数值计算结果得到的非零RF与那些消失的RF。假设波束的漂移速度$\mathbf{u}_{b}$平行于激励的波矢量$\mathbf{k}$，详细考虑了RF的极化矢量$\mathbf{E}_{0}$相对于$\mathbf{k}$的两种特定的横向和平行配置。结果表明，在这两种几何形状的谐振和非谐振耦合不同的模式是可能的。当$\mathbf{E}_{0}$垂直于$\mathbf{k}$时，预期横向配置的生长率最大。在这种情况下，它表明，在一般的光谱的不稳定模式在$ω$- $k$平面分裂成两个不同的域与长和短波长，其中的不稳定模式主要是敏感的光束或RF参数，分别。在平行配置，$\mathbf{E}_{0} \parallel \mathbf{k}$，并在短波长的不稳定模式的增长率是敏感的光束和RF参数保持不敏感的RF在长波长。
2012-03-25 physics.plasm-ph
Oblique electromagnetic instabilities for an ultra relativistic electron beam passing through a plasma
本文研究了超相对论电子束通过等离子体时产生的电磁不稳定性。线性增长率计算的不稳定模式的传播的每一个方向，和温度建模使用简单的水袋分布函数。超相对论不稳定谱位于一个以临界角为中心的很窄的谱带附近，临界角的值是解析给出的。在这个方向上传播的模式的增长率像k^（-1/3）那样减小。
2006-04-07 astro-ph gr-qc physics.plasm-ph
Synchrotron-driven instabilities in relativistic plasmas of arbitrary opacity
本文研究相对论性等离子体在光学厚度增加时同步辐射驱动不稳定性的变化，通过扩展Fokker-Planck算子至完全相对论情形，发现高能电子光子易逃逸，并确定控制不透明度的关键参数，表明高不透明度下等离子体趋于各向同性与稳定。
2024-07-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
On electromagnetic instabilities at ultra-relativistic shock waves
本文讨论了相对论激波前兆通过微观不稳定性产生磁场的问题。上游等离子体的磁化水平是一个关键参数，特别是因为冲击前兆的长度尺度受到背景磁场中加速粒子的拉莫尔旋转和冲击波速度的限制。本文详细讨论和计算了由加速粒子和反射粒子布居所引起的下列束等离子体不稳定性的增长率：对于非磁化激波，韦伯不稳定性和折射不稳定性，以及切伦科夫共振纵模和斜模;对于磁化激波，具有纵向静电模的韦伯不稳定性和共振切伦科夫不稳定性，以及阿尔芬不稳定性，耳语和非凡模式。所有这些不稳定性都是在上游产生的，然后它们被传递到下游。由切伦科夫共振不稳定性激发的模式对于下游介质的磁化具有特别重要的意义，因为作为等离子体本征模式，它们具有比韦伯模式更长的寿命。我们讨论的主要限制波的增长与长度的前体和上游介质的磁化倾斜和平行的冲击波。我们还刻画了获得费米加速的适当条件。我们恢复了最近的粒子模拟的一些结果，并得出结论与天体物理的情况下，特别是脉冲星风和伽马射线暴外部冲击波的一些应用。（节录）
2009-09-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Numerical stability of relativistic beam multidimensional PIC simulations employing the Esirkepov algorithm
在基于等离子体的粒子加速器、天体物理现象和相对论带电粒子束的多维粒子模拟中，经常会出现快速增长的数值不稳定性。将不稳定性增长降低到可接受的水平需要更高分辨率的网格、高阶场解算器、电流滤波等，除了时间步长与轴向单元尺寸的某些比率之外，对于这些比率，数值增长率和饱和水平显著降低。本文推导和解决了冷束色散关系的数值不稳定性的多维，相对论，电磁粒子在细胞程序采用标准或科尔-Karkkainnen有限差分场求解器交错网格和常见的Esirkepov电流收集算法。良好的整体协议实现与以前报告的结果的WARP代码。特别是，存在的选择时间步长的不稳定性最小化的解释。此外，提出了一种替代的场插值算法，在超相对论模拟中，对于特定的时间步长，几乎完全消除了不稳定性。
2012-11-01 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Relativistic Laser-Plasma Interactions in the Quantum Regime
本文研究了相对论强激光与等离子体在量子态下的非线性相互作用。电子的集体行为由Klein-Gordon方程模拟，该方程通过Maxwell和Poisson方程与电磁波非线性耦合。这使我们能够研究任意大振幅电磁波与量子等离子体之间的非线性相互作用。我们已经使用我们的非线性方程组的理论研究的参数不稳定性，包括受激拉曼散射和调制不稳定性。本文还导出了准稳态电磁波包的传播模型，表明了量子等离子体中存在局域孤立子结构的可能性。数值模拟表明电子的崩溃和加速的非线性阶段的调制不稳定性，以及尾场加速的电子相对论速度的可能性，短激光脉冲在纳米尺度。该研究对于研究强X射线激光与固体密度等离子体的非线性相互作用具有重要意义，其中量子效应是重要的。
2010-11-26 physics.plasm-ph
Electrostatic and magnetic instabilities in the transition layer of a collisionless weakly relativistic pair shock
天体物理喷流的高能电磁辐射，如大质量恒星坍缩时发射的并触发伽马射线暴（GRB）的喷流，部分归因于相对论性内部冲击。激波是由逆流粒子束的不稳定性在无碰撞等离子体中介导的。只有当光束以相对论性的相对速度运动时，才能产生最快的位移不稳定性。在这里，我们用粒子单元（PIC）模拟两个冷对云在c/2（c：光速）速度下的碰撞。我们证明了双流不稳定性超过了这个速度的平行不稳定性，从而负责激波的形成。上游等离子体的准静电波的不完全热化允许其他不稳定性的增长。激波过渡层的形成，其中一个平行不稳定性调制的等离子体远上游的冲击。上游流入的等离子体逐渐加热的双流不稳定性更接近的冲击和压缩到预期的下游密度的韦伯不稳定性。由于后者产生的强磁场被限制在10个电子趋肤深度宽的层内。
2017-09-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The role of plasma instabilities in relativistic radiation mediated shocks: stability analysis and particle-in-cell simulations
相对论辐射介导激波（RRMS）可能在巨大的宇宙爆炸中形成。这种激波的结构和发射受激波过渡层内大量产生的电子-正电子对的调节。最近有人指出，大量的正电子内的冲击导致不同的等离子体成分的速度分离，这是预期诱导等离子体不稳定性的快速增长。本文研究了电子-离子等离子体在辐射力作用下的微不稳定性增长的层次结构。线性稳定性分析表明，这样的系统是不稳定的各种等离子体模式的增长，最终成为占主导地位的离子和对之间的相对漂移驱动的电流抑制不稳定性。这些结果是验证粒子在细胞模拟，进一步探测的非线性制度的不稳定性，和对离子耦合的微湍流电磁场。基于这种分析，我们推导出一个减少的传输方程的粒子通过俯仰角散射的微湍流，并证明它可以耦合不同的物种，并导致非绝热压缩通过焦耳加热。加热的对，可以想象，非热分布的形成，所产生的微湍流，可以影响所观察到的冲击爆发信号的方式无法解释目前的单流体模型。
2022-01-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle-in-Cell simulation of two-dimensional electron velocity shear driven instability in relativistic domain
我们进行粒子在细胞（PIC）模拟研究与2-D剪切电子流配置对离子的中和背景下的不稳定性。弱和强相对论性的流速被认为是。在弱相对论的情况下，我们观察到的电磁Kelvin Helmholtz不稳定性的发展与电子磁流体动力学（EMHD）模型预测的相似的特性。另一方面，在强相对论性的情况下，电子流体的可压缩性效应占主导地位，并引入横向于流动的上混合静电振荡，这与EMHD流体行为非常不同。在非线性区，弱和强相对论性的情况下，导致湍流与广泛的幂律谱。
2016-05-30 physics.plasm-ph
Instability and dynamics of two nonlinearly coupled laser beams in a plasma
在弱非线性相对论条件下，研究了等离子体中两束激光的非线性相互作用。激光束的演化由两个非线性薛定谔方程控制，该方程与慢等离子体密度响应耦合。我们研究了拉曼前向和后向散射不稳定性以及布里渊和自聚焦/调制不稳定性的增长率。通过对含时非线性方程组的直接模拟，研究了不稳定性的非线性演化。
2006-05-16 physics.plasm-ph
Maser and other instabilities in a weakly magnetized relativistic plasma: Theory and the astrophysical relevance of the maser
给出了具有各向同性粒子分布函数的弱磁化相对论等离子体中脉泽不稳定性的一个充分条件。从磁化等离子体的精确介电常数张量出发，计算了脉泽的生长速率和极化。对于非常弱的磁场，我们的结果证实了近似有效性的“标准脉泽理论”，这是基于爱因斯坦系数的方法，有一个显着的例外。对于倾斜传播和现实（小但有限）的领域，两个（近圆）极化的增长率显着不同，而标准理论预测两个（近圆）极化具有相似的增长率。我们表明，这种偏差是由于圆偏振同步辐射，这是忽略了标准理论。脉泽的增长速度比朗缪尔波慢。然而，在（高度简化的）直接数值模拟中可以看到EM波的显著产生。我们研究了脉泽不稳定性的非线性饱和，发现它提供了一个机制，等离子体能量的显着部分转换为无线电波。我们简要地讨论了条件下，微波激射不稳定性可能在天体物理源，并提供粗略的估计，可作为指导时，研究特定的天体物理源/现象。
2019-01-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Refining pulsar radio emission due to streaming instabilities: Linear theory and PIC simulations in a wide parameter range
解释脉冲星射电相干辐射的几个重要机制依赖于脉冲星磁层中相对论对等离子体的流（或束）不稳定性。然而，仍然不清楚流不稳定性本身是否足以解释观测到的相干无线电发射。由于脉冲星磁层中存在的相对论条件，动力学不稳定性可能会被淬灭。此外，关于特定模型相关参数的不确定性阻碍了关于这个问题的结论。我们的目标是限制可能的参数范围内的流不稳定性可能导致脉冲星无线电发射，重点是强和弱光束模型之间的过渡，光束漂移速度，以及温度依赖性的光束和背景等离子体成分。我们解决了一个线性相对论动力学色散关系适合脉冲星的条件下，在一个更一般的方式比以前的研究，考虑更广泛的参数范围。通过与相对论动力学粒子模拟（PIC）的比较，验证了分析结果。我们得到的增长率作为背景和光束密度，温度和流速的函数，同时找到一个显着的协议的线性色散预测和数值模拟结果在很宽的参数范围内。单调增长被发现时，增加的光束与背景的密度比。随着束流速度的增加，生长速率先增加，达到最大值，然后在较高的束流速度下再次减小。一个单调的依赖于等离子体温度被发现，表现在一个渐近行为时，达到较冷的温度。通过计算分数带宽，我们证明了所产生的波是相位相干的。我们提供了一个明确的参数范围内的等离子体条件，有效的脉冲星无线电发射。
2021-03-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Effect of temperature anisotropy on various modes and instabilities for a magnetized non-relativistic bi-Maxwellian plasma
利用均匀无碰撞磁化等离子体的动力学理论，对等离子体波和不稳定性作了进一步的评述，讨论了广义相对论介电张量的各向异性响应和任意分布函数的Onsager对称性。通常，我们观察到，对于这样的等离子体，只有那些磁场扰动垂直于环境磁场的电磁模式，即，B1 \perp B 0受各向异性的影响。然而，在斜传播中，所有模式都表现出这种各向异性效应。考虑非相对论性双麦克斯韦分布，在适当条件下研究广义介电张量的相关分量，导出了各种模式和不稳定性的色散关系。我们表明，只有电磁R-和L-波，那些来自他们和O-模式的热各向异性的影响，因为它们满足所需的条件B1 \perpB 0。相反，垂直传播的X模和由其衍生的模式（纯横向X模和伯恩斯坦模式）则没有这种效应。在一般情况下，我们注意到，热各向异性修改通过平行声学效应的平行传播模式，而它修改通过Larmor半径效应的垂直传播模式。在斜向传播的动力学阿尔芬波，热各向异性的影响的动力制度比它影响的惯性制度。广义快模表现出两种不同的声学效应，一种是在平行于环境磁场的方向上，另一种是在垂直于环境磁场的方向上。我们讨论了所有这些传播特性，并提出了图形插图。
2012-05-31 astro-ph.SR math-ph math.MP
Quasistatic modeling of ultrarelativistic beam-plasma instabilities
Universidade de Lisboa（里斯本大学）；École polytechnique（巴黎综合理工学院）；Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Helmholtz-Institut Jena（亥姆霍兹耶拿研究所）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）
研究相对论性粒子束在等离子体中的不稳定性，提出统一全电磁准静态模型，不采用SVEA，发现新的时空CFI在前沿占主导，能捕捉多种不稳定性增长，经与粒子模拟比较，证实该模型对相关不稳定性建模的有效性。
2026-07-28 astro-ph.HE physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wave dispersion in pulsar plasma: 3. Beam-driven instabilities
假设背景等离子体和束流都是相对论性的Jüttner分布，考虑了脉冲星等离子体中束流驱动的不稳定性。在背景的静止坐标系中，唯一能满足共振条件的波是在一个微小的略低于光速的相速度范围内。的增长率的动力学（或微波激射器）版本的弱光束不稳定性是远远小于已被估计为相对论流高斯分布，并讨论了其原因。反应型弱束不稳定性的增长率按常规方法处理。将所得结果与精确计算结果进行了比较，发现近似解与精确解并不一致。我们的结论是，合理的参数，有没有反应版本的不稳定性。脉冲星坐标系中的增长率比背景等离子体的静止坐标系中的增长率小一个因子$2γ_{\rm s}$，其中$γ_{\rm s} = 10^2 {\rm -} 10^3$是背景等离子体的体运动的洛伦兹因子，这进一步限制了有效波的增长。基于这些结果，我们认为，束驱动波的增长可能在脉冲星射电辐射中没有作用。
2019-06-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Guide-Field-mediated Multiscale Instabilities in Relativistic Reconnection
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Royal Belgian Institute for Space Aeronomy（比利时皇家空间气科学研究院）；Dartmouth College（达特茅斯学院）；University of Maryland（马里兰大学）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics（加拿大理论天体物理研究所）
研究聚焦于电子-离子等离子体中三维相对论重联中引导场对磁能耗散、电流片动力学和非热粒子加速的影响，通过粒子-网格模拟双Harris电流片，探讨离子磁化率和引导场强度如何调控整体磁能耗散。
2026-05-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Hierarchy of instabilities for two counter-streaming magnetized pair beams: influence of field obliquity
最近研究了两个逆流对等离子体在流动对齐磁场上相互作用时的不稳定模式的层次[PoP \textbf{23}，062122（2016）]。这里的分析扩展到任意倾斜的磁场的情况。这两个等离子体壳最初是冷的和相同的。对于场和初始流之间的任何角度$θ\in [0,π/2]$，不稳定模式的层次是根据壳层的初始洛伦兹因子$γ_0$和由表示为$σ$的参数测量的场强来数值确定的。对于$θ=0$，四种不同的模式可能导致线性相位。对于较大的$θ$，该层次结构简化了，部分原因是在这种状态下韦伯不稳定性不再能被取消。对于$θ>0.78$（44 $^\circ$）和相对论区域，韦伯不稳定性总是支配相互作用。在非相对论区域，由于相互作用变为场无关，所以体系变为$θ$无关。结果，双流不稳定性成为占主导地位的一个，而不管场的不稳定性。
2017-05-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Beam Instabilities in Magnetized Pair Plasma
研究了脉冲星磁层强磁化正负电子等离子体中的束流不稳定性。我们分析了共振条件，并估计的切伦科夫和回旋不稳定性的普通（O），非常（X）和Alfvén模式的增长率在两个限制制度：动力学和流体动力学。作为第一步，我们考虑相对论热效应，重新考虑一维对等离子体中波的色散和偏振性质。然后，我们找到切伦科夫和回旋共振的X，O和阿尔文波与粒子从初级束的位置。作为一个源的相干脉冲星辐射产生的不同的不稳定性的重要性，然后估计考虑到的角度依赖性的增长率和限制的相干波-粒子相互作用的长度所施加的曲率的磁场线。我们的结论是，在脉冲星磁层的切伦科夫型不稳定性发生在流体动力学制度，而回旋型不稳定性发生在动力学制度。我们认为，电磁回旋型不稳定性的X，O和可能的阿尔芬波更有可能在脉冲星磁层发展。
1998-07-15 astro-ph physics.plasm-ph
Magnetic field amplification by a plasma cavitation instability in relativistic shock precursors
等离子体流不稳定性在相对论激波及其环境中的磁场放大和粒子加速中起着重要作用。然而，在远冲击波前体区域，加速粒子构成一个高度相对论性和稀释束，流不稳定性通常变得效率低下，并在非常小的规模相比，束粒子的回旋半径。我们报告的等离子体空化不稳定性，是由稀相对论性光束驱动，可以增加两个数量级的磁场强度和相干尺度达到近均分值与光束能量密度。这种不稳定性的增长后，发展的韦伯不稳定性，并与背景轻子和离子的束流的非对称响应。所得到的净感应电场驱动带正电和带负电的射束种类之间的强能量不对称性。大规模的粒子在细胞中的模拟被用来验证分析预测的增长和饱和度的不稳定性，并表明它是强大的，在广泛的条件下，包括那些与成对加载等离子体。这些结果可以有重要的影响的磁化强度和结构的冲击在伽马射线暴，更普遍的磁场放大和非对称散射的相对论性带电粒子在等离子体天体物理环境。
2022-01-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Longitudinal instabilities affecting the moving critical layer laser-plasma ion accelerators
在这项工作中，我们分析了在运动等离子体临界层处由相对论强激光驱动的传播加速结构的纵向不稳定性[1]。这些不稳定性影响了传播临界层加速方案中加速离子束的能谱[2][3]。具体来说，使用分析理论和PIC模拟，我们研究三个基本的物理过程和它们的相互作用，是至关重要的理解的能谱控制，使激光等离子体离子加速器稳定。相互作用的过程是（i）多普勒频移有质动力聚束[1][4]（ii）通过束加载的势猝灭[2]和（iii）双流不稳定性。这些现象已经在分析这些加速过程的模拟中观察到[5][6][7]。从我们在这项工作中提出的初步模型和结果中，我们可以推断出可以控制这些不稳定性的措施[8]，以改善光束的能量分布。
2014-11-10 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
