Collisionless electrostatic shock formation and ion acceleration in intense laser interactions with near critical density plasmas
本文研究了近临界密度等离子体中激光驱动的无碰撞静电激波的形成及随后的离子加速。粒子模拟结果表明，由于激光在近临界密度等离子体中的快速传播，激光驱动的无碰撞静电冲击的速度和冲击加速的离子的能量都可以大大提高。然而，在近临界密度的等离子体中，冲击波形成之前需要比数十个激光波周期更长的响应时间，与高过密度靶中的快速冲击波形成相反。更重要的是，我们发现，即使在激波上的静电势跃变小于离子在激波系中的动能时，某些离子也可以被无碰撞激波反射，这似乎与传统的离子反射条件相反。这些异常离子反射归因于强时间振荡电场伴随着激光驱动的无碰撞冲击在近临界密度等离子体。
2016-11-21 astro-ph.HE physics.acc-ph physics.plasm-ph
Simulation study of the formation of a non-relativistic pair shock
我们研究与粒子在细胞（PIC）模拟碰撞的两个同样稠密的云冷对等离子体。云相互渗透，直到不稳定性开始，这加热了等离子体并触发了一对冲击波的形成。在碰撞速度c/5和低温条件下，增长最快的波是静电双流模式和准静电斜模式。这两种波通过相空间涡旋的形成而增长和饱和。这些非线性等离子体结构的强电场提供了一种加热和压缩流入的上游轻子的有效手段。泄漏回上游区域的热轻子与流入的冷上游轻子的相互作用不断驱动介导冲击的静电波。这些波主要沿着激波法线加热流入的上游轻子，这导致激波后区域的速度分布各向异性。这种分布引起了韦伯不稳定性。我们的模拟表明，即使激波是由准静电波介导的，强磁波仍然会在其下游区域发展。
2017-01-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Landau Damping of Electrostatic Waves in Arbitrarily Degenerate Quantum Plasmas
本文系统地研究了任意简并量子电子等离子体中线性静电波的色散关系。我们解决了复杂的频谱波数$k$和退化水平$μ$的任意值。我们的发现是，对于大的$k$和高的$μ$，频率的实部$ω_{r}$与$k$线性增长，并且仅由于费米能量的缩放而与$μ$缩放。在这种状态下，相对朗道阻尼率$γ/ω_{r}$变得与$k$无关，并与$μ$成反比。因此，阻尼是弱的，但在短波长的中等简并水平下是有限的。
2016-03-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Collisionless ablative plasma shocks
本文研究冷稠密与热稀薄等离子体界面处的无碰撞烧蚀激波，发现其由双极电场介导的尾部电子热通量驱动，激波前沿宽度与速度分别由上游德拜长度和下游声速决定，并通过双极电场加速离子实现高效无碰撞加热。
2025-05-03 astro-ph.HE 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
Electrostatic Waves and Electron Holes in Simulations of Low-Mach Quasi-Perpendicular Shocks
本文利用二维PIC模拟研究低马赫数准垂直激波，揭示电子束驱动EAWs并演化为ESWs的机制，且其尺度和振幅依赖激波速度。
2024-08-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron Beam Weibel Instability in the Collisionless Shock with Low Mach Number
采用粒子模拟方法研究了静电无碰撞激波中电子束的韦伯不稳定性。当非相对论入射等离子体与冷的稀等离子体碰撞时，在界面附近形成静电激波。在此基础上，由于韦伯不稳定性的存在，形成了一个附加的面外磁场。结果表明，入射热电子的各向异性不足以触发韦伯不稳定性。在稀等离子体中，冷电子激发了韦伯不稳定性。稀等离子体中的电子在被冲击电场加速到相对论速度后，具有相当大的各向异性，可以触发韦伯不稳定性
2022-02-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Shock formation in electron-ion plasmas: mechanism and timing
从理论和模拟两方面分析了电子-离子等离子体中激波的形成过程。人们普遍认为，在初始未磁化的相对论等离子体中的电磁冲击是由双折射不稳定性触发的。然而，从第一个不稳定相的准定常冲击的过渡仍然失踪。我们推导出一个理论模型的冲击形成时间，考虑到细丝合并的非线性阶段的平行不稳定性。这一过程比正负电子对激波慢得多，因此激波的形成时间与sqrt（m_i/m_e）ln（m_i/m_e）成正比。
2015-04-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electrostatic solitary waves in an electron-positron pair plasma with suprathermal electrons
研究了由绝热冷电子、移动冷正电子（或电子空穴）、热超热电子（由$κ$分布描述）和静止离子组成的无碰撞正负电子对等离子体中静电孤波的非线性传播.导出的静电波的线性色散关系表明，在适当的参数范围内，正电子的物理条件对相速度的依赖性很弱。Sagdeev的赝势方法被用来获得静电孤波结构的存在，重点是它们的特性如何依赖于正电子和超热电子的物理条件。发现在不同的马赫数范围内都存在正、负极性静电孤波。由于正电子只占总数密度的一小部分，它们对存在域的影响很小。然而，在固定的孤子速度下，正电子可以显著地改变波势。结果表明，在真实马赫数一定的情况下，增大电子超热性（降低$κ$），可以大大提高正电势。研究发现，在成对等离子体中，当存在超热电子时，一部分正电子维持正极性静电孤波的产生。
2017-10-26 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Mildly relativistic magnetized shocks in electron-ion plasmas I. Electromagnetic shock structure
磁化电子离子等离子体中的温和相对论冲击的研究与二维动力学粒子在细胞模拟前所未有的高分辨率和大规模的条件下，可能会发现在blazar核心的内部冲击。离子尺度效应引起激波表面的波纹，其性质在一定程度上取决于平均垂直磁场的结构，即在模拟平面内或在模拟平面外。我们发现，同步脉泽不稳定性持续操作在温和的相对论冲击与理论预测一致，并产生相干发射的上游传播的电磁波。激波阵面波纹在两种平均场结构中都被激发，并产生有效的波放大。这些波与上游等离子体的相互作用产生静电尾场。
2020-12-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Oblique instability and electron acceleration in relativistic unmagnetized cloud-plasma interaction
采用线性分析和粒子模拟方法研究了相对论非磁化云-等离子体相互作用。本课程由注入静止环境等离子体的电子离子云组成，长期以来一直是实验室和空间等离子体中最受欢迎的主题。倾斜电磁不稳定性占主导地位的不稳定频谱。在与产生的电磁场的相互作用中，云电子与周围的电子完全混合，形成热电子群。云离子的速度，然而，并没有改变显着的初始体速度。当该离子云传播到等离子体中时，它产生一个静电场，该静电场可以将电子加速到电子和离子之间的能量均分。静电场以消耗离子的动能为代价被放大，并且其空间尺度是电子趋肤深度的数量级。因此，在这样的静电场中的电子加速是非磁化等离子体中电子预加速的可能过程。
2018-11-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electron energization in upstream of collisionless electron/ion shocks produced by interpenetrating plasmas
本文讨论了相对论e/i激波上游区的电子碰撞机制。通过粒子模拟，我们证明了电子与增强的电场和磁场的磁涡旋（MV）的相互作用可以获得大量的能量在相互作用过程中。MV是在相对论电子-离子激波的上游区域自产生的。
2020-06-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Change of a Weibel-type to an Alfvénic shock in pair plasma by upstream waves
我们研究与粒子在细胞（PIC）模拟如何对等离子体中的平行冲击上游波，这是由逃逸的下游粒子驱动的反应。最初，在二维模拟中，激波是由磁致伸缩（梁-韦伯）不稳定性维持的。逃逸粒子驱动静电束流不稳定性上游。这些波对上游等离子体的修改几乎不影响激波。随着时间的推移，逃逸粒子的密度降低和温度升高会淬灭束流的不稳定性。沿磁场方向的热能大于垂直于磁场方向的热能会使对阿尔文模式不稳定。在上游等离子体的静止坐标系中，增长的成对阿尔文波的群速度低于激波的群速度，激波赶上波。在二维模拟中，积累的成对Alfvén波逐渐将激波从韦伯型激波变为初始条件下马赫数约为6的Alfvénic激波。
2020-05-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonrelativistic parallel shocks in unmagnetized and weakly magnetized plasmas
我们提出的2D3V粒子在细胞模拟的非相对论性等离子体碰撞与不存在或平行的大规模磁场的参数适用于年轻的超新星遗迹的条件。我们研究了不同密度的等离子体板的碰撞，导致两个不同的冲击和接触不连续性。电子动力学在系统的发展过程中起着重要的作用。虽然非相对论性冲击在未磁化和磁化等离子体中都可以由韦伯型不稳定性介导，但当存在大尺度磁场时，冲击形成过程的效率更高。正向和反向冲击下游的电子分布通常是各向同性的，而离子的情况并非总是如此。我们没有看到任何显著的证据，无论是在电子人口，也不是在离子分布的预加速。
2012-09-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Ion-electron instabilities in the precursor of weakly magnetized, transrelativistic shocks
本文研究弱磁化跨相对论无碰撞激波前驱区中的离子-电子不稳定性，揭示静电预加热可突破冷重子负载限制并促进大尺度成丝模式增长。
2024-07-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The interaction between shocks and plasma turbulence: phase space transport
数值研究了无碰撞激波与充分发展的等离子体湍流的相互作用。混合动力学模拟，湍流射流对斜激波猛烈抨击，是用来解决等离子体传输上游湍流的作用。提出了一种新的技术，使用粗粒化的弗拉索夫方程，表明传输特性强烈依赖于上游湍流强度，湍流结构调制模式。这些结果对于理解空间等离子体中的加速和加热过程可能是相关的。
2020-11-20 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Ion acceleration at two collisionless shocks in a multicomponent plasma
强激光与等离子体相互作用是实验室研究无碰撞冲击离子加速的重要手段。用二维粒子单元法计算了多组分等离子体，在归一化激光矢势a0超过10时，用线偏振激光驱动时，在两个不同的纵向位置观察到两个静电无碰撞激波。此外，这些冲击，与质子和碳离子，显示幂律依赖于a0和加速离子不同的速度在一个扩大的上游具有更高的通量比在单组分氢或碳等离子体。这是由不同离子的荷质比差异引起的静电离子双流不稳定性造成的。在空间和天体物理学中，多组分等离子体中的无碰撞冲击中的粒子加速是普遍存在的，这些计算确定了在实验室中研究这些复杂过程的可能性。
2021-04-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic field amplification by collisionless shocks in partially ionized plasmas
本文用二维混合模拟方法研究了部分电离等离子体中无碰撞激波的激波结构，激波为垂直激波，激波速度Vsh ~ 40 Va ~ 1333 km/s，上游电离分数为0.5。我们发现，大的密度波动和大的磁场波动都产生在上游和下游地区。此外，我们发现下游氢原子的速度分布有三个分量。观察到的冲击波结构表明，扩散冲击波加速可以在垂直冲击波传播到部分电离的等离子体在真正的三维系统。
2015-12-14 astro-ph.HE
A Study of the Early-stage Evolution of Relativistic Electron-Ion Shock using 3D PIC Simulations
我们报告的结果进行了三维粒子在细胞（PIC）模拟研究的冲击形成时，非磁化的相对论性喷流与周围的电子-离子等离子体相互作用的早期演变。在环境坐标系中观察到与相互作用有关的全激波结构。当在射流方向上采用开放边界时，前向冲击被看作是由静电冲击与双层相结合组成的混合结构，而反向冲击被看作是双层。环境离子在前向激波中表现出两个明显的特征：一个是从前体区进入激波区的离子数，另一个是从激波区进入前体区的加速离子数。这种行为是静电冲击和双电层结合的特征。喷射电子被认为是静电捕获之间的正向和反向冲击结构，显示在相空间图中的环状分布，而周围的电子热化，并成为基本上各向同性的冲击区域。在相当短的时间尺度内，在正激波过渡层和反激波过渡层，磁能密度都增长到喷流动能密度的几个百分点。在这个时间尺度上，我们看到喷射离子的扰动很小。
2014-07-17 astro-ph.HE
Simulations of Collisionless Perpendicular Shocks in Partially Ionized Plasmas
用二维混合粒子模拟方法研究了垂直无碰撞激波在部分电离等离子体中的传播。结果表明，中性粒子从下游区泄漏到上游区，泄漏的中性粒子在上游区成为拾取离子并改变激波结构，拾取离子被优先加速，上游区和下游区的拾取离子激发等离子体不稳定性.
2013-11-24 astro-ph.HE
On the Formation and Properties of Fluid Shocks and Collisionless Shock Waves in Astrophysical Plasmas
当两个等离子体碰撞时，它们的相互作用可以通过无碰撞等离子体不稳定性或每个壳层粒子之间的二元碰撞来介导。通过比较无碰撞不稳定性的最大增长率与壳层粒子之间的碰撞频率，我们确定了将无碰撞形成与碰撞形成所产生的冲击波分开的临界密度。这个临界密度也是一个密度，超过这个密度，下游的激波就没有场了，因为等离子体不稳定性没有时间发展电磁模式。进一步确定了下游碰撞时壳体的初始密度和速度条件。如果这些量满足确定的条件，则下游的碰撞性也防止冲击波加速粒子或产生强磁场。我们比较的声速与两个壳之间的碰撞的相对速度，从而确定的部分的参数空间中的强冲击的形成是可能的经典和简并等离子体。最后，我们讨论了在几个天体物理设置的观测结果。
2018-05-24 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Acoustic instability in the neutral precursor region of collisionless shocks propagating into partially ionized plasmas
近年来对部分电离等离子体中无碰撞激波的研究表明，部分中性粒子会从激波的下游泄漏到激波的上游。在本文中，我们进行了线性分析，并表明，声波是不稳定的中性前兆区域。声学不稳定性放大了上游区域的磁场和密度的波动。波动是不可缺少的扩散激波加速，并可能是重要的下游湍流。
2014-02-04 astro-ph.HE
Collisionless shock in a relativistically hot unmagnetized electron-positron plasma
本文研究相对论性热未磁化电子-正电子等离子体中的无碰撞激波，发现其耗散足以解释伽马射线暴，并基于下游磁场慢衰减特性提出大范围磁场产生模型。
2024-10-18 astro-ph.HE
Shocks in unmagnetized plasma with a shear flow: Stability and magnetic field generation
用二维粒子模拟方法研究了无碰撞等离子体中的一对弯曲激波。这些冲击波是由两个电子-离子云碰撞产生的，碰撞的速度在任何地方都超过了冲击波形成的阈值速度。沿着最初的平面碰撞边界的碰撞速度的变化，这是可比的离子声速，产生随时间增加的冲击的曲率。激波的空间变化的马赫数导致沿激波边界方向的下游密度的变化。这种变化最终通过离子的热扩散来平衡。这对激波在几十个离子等离子体频率的倒数下是稳定的。在此期间，流入的上游等离子体的平均流速矢量与激波的静电场之间的角度稳定地增加。两个矢量的不对准引起旋转电子流，这产生在数十个电子趋肤深度上相干的磁场补丁的生长。
2015-07-12 astro-ph.HE
