Non-modal kinetic theory of the hydrodynamic drift instabilities of plasma shear flows
将等离子体剪切流的动力学漂移不稳定性的非模态动力学理论[Phys.Plasmas，18，062103（2011）]扩展到等离子体剪切流中的流体动力学离子温度梯度和电阻漂移不稳定性的长时间演化的研究。我们发现，这些流体动力学不稳定性通过在剪切流中的时间演化的动力学阶段的演变。在线性理论中，这种演变涉及到时间依赖性，由于流动剪切，有限拉莫尔半径的影响，这导致了非模态效应的频率和增长率随时间的推移而下降的不稳定性。
2012-08-30 physics.plasm-ph
Neutral Vlasov kinetic theory of magnetized plasmas
在Maxwell-Vlasov系统中考虑了麦克斯韦方程组的低频极限。这个限制产生了一个中性的弗拉索夫系统，捕捉等离子体动力学的基本特征，而忽略辐射效应。利用Euler-Poincaré约化理论证明了中性Vlasov动力学理论在拉格朗日坐标系和欧拉坐标系下都具有变分形式。通过构造，该模型恢复了等离子体模拟中采用的所有无碰撞中性模型。然后，在线性区域中比较了中性Vlasov系统和混合动力学-流体模型。
2014-11-25 physics.plasm-ph
Global limits on kinetic Alfvénon speed in quasineutral plasmas
研究了均匀磁场中准中性电子-离子和电子-正电子-离子等离子体中的大振幅动力学Alfvénon（精确Alfvén孤子）匹配条件.利用标准赝势方法，精确求解磁流体力学（MHD）方程组，导出了运动孤立波传播的全局允许匹配条件。值得注意的是，取决于等离子体参数，动力学孤子可以是亚阿尔夫文尼克或超阿尔夫文尼克，一般。进一步揭示了孤子速度的上限和下限与分数等离子体参数无关。此外，孤子的传播角相对于均匀磁场的传播角被发现在控制孤子匹配速度范围中起着根本性的作用。
2011-03-28 physics.plasm-ph
Kinetic theory of electromagnetic ion waves in relativistic plasmas
本文导出了相对论冷等离子体中电磁离子波的动力学理论。宽带电磁离子波的动力学方程耦合到缓慢的密度响应，通过有质动力驱动的声学方程，如在电磁场振幅的线性项。调制不稳定性的增长率推导出一个任意频谱的波。单色和随机相位的情况下进行了研究。
2006-08-12 physics.plasm-ph
Suppression of phase mixing in drift-kinetic plasma turbulence
在线性等离子体中，自由能通过相混合从大速度空间尺度转移到小速度空间尺度导致朗道阻尼。在湍流漂移动力学等离子体中，这种传输在统计上几乎被从小到大的速度空间尺度的逆传输所抵消，这是由于等离子体回波的随机形式所激发的“反相混合”模式。因此，流体矩（密度、速度、温度）近似与分布函数的较高矩在能量上隔离，因此当等离子体碰撞性小时，相混合作为耗散机制是无效的。
2016-03-22 physics.plasm-ph
Derivation of Dirac Exchange Interaction Potential from Quantum Plasma Kinetic Theory
本文从量子等离子体动理学理论出发，在半经典长波近似下推导出狄拉克交换相互作用势，并给出其适用范围及对应的宏观流体力学方程，为密度泛函理论中的交换项提供了新的动理学理解。
2024-05-02 physics.plasm-ph
Kinetic Solvers with Adaptive Mesh in Phase Space for Low-Temperature Plasmas
我们描述了实现1d 1v和1d 2 v Vlasov和福克-普朗克动力学求解器与自适应网格细化相空间（AMPS）和耦合这些动力学求解器的泊松方程求解器电场。我们表明，耦合AMPS动力学和静电求解器可以有效地完成，而不分裂相空间传输。我们表明，欧拉流体和动态自适应笛卡尔网格的动力学求解器可以用于模拟无碰撞等离子体膨胀到真空。Vlasov-Fokker-Planck求解器被证明用于分析电子在空间非均匀电场中的加速和散射以及逃逸电子的产生。
2018-09-13 physics.plasm-ph
Kinetic temperature gradient driven modes in inhomogeneous plasmas
在非均匀等离子体中发现了新的不稳定温度梯度驱动模。这些模式表示瞬态$ω\simeq k_{\Vert }v_{th}^{(e,i)}$声振荡磁化等离子体动力学不稳定，通过朗道相互作用。电子和离子的声音分支是不稳定的拉莫尔半径参数$% k_{\bot}ρ_{e,i}\gg 1,$分别大的值。不稳定性的发生是由于一个特定的等离子体响应，显着偏离玻尔兹曼分布的区域$k_{\bot}ρ_{i,e}\gg 1$。Pac：52.35 Kt，52.35 Qz
2001-11-21 physics.plasm-ph
The temporal evolution of the kinetic drift-Alfven instability of plasma shear flow
等离子体剪切流动力学漂移-阿尔芬不稳定性的线性非模态动力学理论揭示了时间非模态增长随时间增长的速率。剪切模在离子上的湍流散射加速了这种增长。由于剪切流中漂移波和Alfven波的频率随时间的变化，当漂移波和Alfven波的耦合破坏时，不稳定性停止增长。
2013-04-21 physics.plasm-ph
Atomic energy levels population kinetics in dense plasmas - plasma ions electric microfield mixing dynamics effect (I): the general theory
本文引入了考虑等离子体离子微电场混合动力学效应的原子能级分数动力学方程组。我们提出的方程组是从全量子多原子态密度矩阵主方程推导出来的。这个原子动力学方程系统的分析推导是基于引入一个新的层次链方程，涉及一组新的统计原子变量。通过引入关系定义截断方程的层次链，得到最终的原子动力学方程组。我们表明，最终的方程组包含一个新的等离子体离子的微电场依赖于原子速率有关的过程中的混合动力学的原子能态。本文给出了该速率的解析表达式。本文讨论了X射线自由电子激光（XFEL）与固体密度物质相互作用产生的致密等离子体辐射的重要性。
2017-02-15 physics.plasm-ph
Emergence of Kinetic Behavior in Streaming Ultracold Neutral Plasmas
我们通过调整产生等离子体的光致电离激光束来产生流动的超冷中性等离子体。通过改变电子温度，我们控制的相对速度的流动人口，并结合等离子体密度的变化，这控制离子碰撞流的碰撞性。激光诱导荧光被用来映射空间分辨的密度和速度分布函数的离子。我们将局部热平衡的缺乏和相互渗透、逆流离子的不同群体确定为动力学行为的特征。实验数据进行了比较，从一个一维，两种流体的数值模拟的结果。
2015-01-24 physics.plasm-ph
Exchange fluid model derived from first principles quantum kinetic theory for plasmas
从具有交换效应的理想等离子体的第一性原理量子动力学理论出发，取相应的交换-Vlasov方程的矩，导出了量子流体动力学方程。被认为是电子离子等离子体的情况下，离子是完全经典的。离子声波的线性色散关系发现从宏观方程和交换量子动力学理论相比，产生一个定性的协议，除了一个数字因子的顺序在交换贡献，假设麦克斯韦背景作为第一步，为分析简单。的治疗的有效性条件进行了讨论和交换效应被证明是必要的校正，在理想和长波长近似。
2021-04-21 physics.plasm-ph
ALLIANCE: Spectral solver for kinetic plasma turbulence
本文介绍ALLIANCE代码，用于求解四维电磁漂移动理学方程，采用Fourier-Laguerre-Hermite光谱形式和伪光谱方法，适用于天体物理等离子体湍流级联研究，并完成了验证与基准测试。
2023-09-09 physics.plasm-ph
On kinetic description of electromagnetic processes in a quantum plasma
在Hartree平均场近似下，得到了考虑粒子电磁相互作用的非相对论量子等离子体的非线性动力学方程。它是一个方便的形式与“量子干涉积分”的弗拉索夫-玻尔兹曼型方程，允许现有的经典弗拉索夫代码相对简单的修改，以纳入量子效应（量子统计和量子干涉重叠粒子波函数），而不改变代码的大部分。现有Vlasov代码的这种修改（升级）可以为量子等离子体中的非线性静电和电磁现象的数值模拟提供直接和有效的途径，特别是动力学效应很重要的过程（例如，调制相互作用和受激散射现象，涉及短波长的等离子体模式或高阶动力学模式，量子等离子体中电荷的动力学屏蔽和相互作用等。此外，涉及这种修改的弗拉索夫码的数值方法将为量子等离子体的理论分析提供有用的基础，因为量子和经典效应可以很容易地分离。
2011-10-14 physics.plasm-ph
Self-organization of photoionized plasmas via kinetic instabilities
本文综述了强场光致电离非平衡等离子体通过双流、电流丝化和Weibel等动力学不稳定性实现自组织的过程，提出了生成各向异性非热稠密等离子体的实验平台，并利用飞秒与皮秒级分辨技术测量了静电波及磁场的时间演化。
2023-11-27 physics.plasm-ph
Plasma hydrodynamics from mean force kinetic theory
该研究采用平均力动理论评估双组分等离子体的多项输运系数，通过假设排斥库仑力实现分子动力学模拟，结果在Γ≈20内与模拟吻合良好，比传统理论适用范围大100倍，为稠密等离子体流体动力学提供新方法。
2025-11-12 physics.plasm-ph
Formation of collisionless shocks in magnetized plasma interaction with kinetic-scale obstacles
我们调查的形成碰撞磁化冲击触发磁化等离子体流和微型（等离子体动力学尺度的顺序）磁障碍之间的相互作用诉诸大规模并行，全粒子模拟，包括电子动力学。通过独立地改变偶极磁矩和等离子体磁化强度的大小来确定在这些物体前面产生压缩等离子体区域的临界障碍物尺寸。我们发现，障碍物的有效尺寸取决于偶极和等离子体内部磁场之间的相对取向，我们表明，这可能是至关重要的，以形成一个小尺度结构的冲击。我们研究了不同磁场位形下磁层顶的微观物理，并与全三维模拟结果进行了比较。最后，我们评估的参数范围，这样的微型磁化冲击，可以在实验室实验中探索。
2017-01-19 physics.plasm-ph
Covariant kinetic theory of nonlinear plasma waves interaction
本文发展了一种严格的、最一般的协变动力学方法来研究相对论性Vlasov等离子体中的非线性波相互作用。典型的非线性等离子体反应是由非线性等离子体电导率测量的非线性电流，这些量是在相对论性Vlasov-麦克斯韦方程组的基础上导出的。知道非线性等离子体电导率，使我们能够确定所有的等离子体模式非线性激发等离子体。一般的非线性电导率的协变形式提供了第一个任何值的等离子体温度和整个复杂的频率平面的正确的解析延续。进一步的分析被限制到一个正确的相对论粒子分布是消失的粒子速度大于光速。在非相对论等离子体温度的限制下，协变非线性电导率与标准的非协变非相对论结果有很大的不同，后者仅在无限大光速$c \to \infty$的形式极限下才能达到。
2005-09-28 physics.plasm-ph
The influence of gas-kinetic evolution on plasma reactions
等离子体中存在发生主导反应（如复合或附着）的阈值，其粒子分布将随着反应的进行而演变。玻尔兹曼碰撞项在这种情况下的形式将导致分布从其初始形式漂移，并且如果分布最初是麦克斯韦分布，则会导致例如等离子体中的温度波动。这种行为将影响反馈回路中的相关反应速率，这在简单的化学动力学描述中是缺失的，因为等离子体不能被认为是等温的，如后一种方法中的情况。在这篇文章中，我们提出了一个简单的动力学模型，捕捉这些基本特征，显示如何在瞬时物种水平的累积差异可能会出现在纯化学动力学描述，与过程的产量和效率的影响。
2008-10-09 physics.plasm-ph
Exact kinetic theory for the instability of an electron beam in a hot magnetized plasma
集体束-等离子体相互作用的效率强烈地依赖于系统中激发的主要不稳定性的增长率。然而，在相对论动力学理论的框架内，对于任意磁场和粒子分布的完整不稳定谱的精确计算，直到现在还是未知的。在本文中，我们给出了一个这样的计算的例子回答的问题是否有限的热扩散的等离子体电子能够抑制增长最快的模式在束等离子体系统。结果表明，麦克斯韦等离子体的非相对论温度只能稳定相对论光束的斜不稳定性。相反，通常在实验室束等离子体实验中发现的非麦克斯韦尾部能够大幅降低影响湍流等离子体加热效率的主导纵向模式的增长率。
2013-09-13 physics.plasm-ph
Extended hybrid kinetic-magnetohydrodynamic model for ignited burning plasmas
简要回顾了现有的燃烧等离子体中α粒子物理的动力学-磁流体动力学（MHD）混合模型，指出压力耦合方案和电流耦合方案仅在α粒子密度远低于背景离子和电子的特定动力学区域是等价的。本文提出了一个多流体模型，它能较好地描述同时存在高能α粒子和氦灰粒子的燃烧等离子体的动力学状态。在MHD极限下，将动力学-多流体模型进一步简化为扩展的混合动力学-MHD模型。这一简化过程表明，现有的压力耦合方案是更广泛的比电流耦合方案和足够的范围广泛的动力学制度。该分析进一步表明，由于系统中大量α粒子的贡献，模型方程主要是广义欧姆定律发生了显著变化。这些模型可用于研究点火燃烧等离子体和空间等离子体中α粒子的碰撞。
2019-11-05 physics.plasm-ph
Kinetic investigation of the planar Multipole Resonance Probe in the low-pressure plasma
有源等离子体共振光谱（APRS）是一种成熟的等离子体诊断方法：通过探针或天线将射频信号耦合到等离子体中，激发其振荡，并通过数学模型评估响应。大多数APRS探针是侵入性的，并且通过它们的物理存在来扰动等离子体。平面多极共振探头（pMRP）解决了这个问题：它可以集成到腔室壁中，并最大限度地减少扰动。以前的工作已经在Drude模型的框架中研究了pMRP，但它忽略了无碰撞阻尼等重要效应。在这项工作中，一个无碰撞的动力学模型，以进一步研究的pMRP的行为。该模型由Vlasov方程和Poisson方程在静电近似下耦合而成。通过计算等离子体的复导纳，得到了探针-等离子体系统的光谱响应。该模型涵盖了动力学效应，克服了Drude模型的局限性。
2021-05-31 physics.plasm-ph
Four-dimensional equations for the study of electromagnetic plasma turbulence in a drift kinetic limit
对于直磁引导场中的磁化等离子体，我们导出了一组四维动力学方程，它可以在漂移动力学极限下捕捉电磁湍流。为了做到这一点，我们从陀螺运动方程出发，在垂直速度方向上采用拉盖尔分解，只保留占主导地位的gyroaverage贡献和只有前两个拉盖尔矩的电磁波动源。该模型保存自由能，并可以描述电磁湍流的等离子体之间的过渡流体和gyrokinetic制度（$k_\perp ρ_i\approx 1$范围内的尺度），占主导地位的有限拉莫尔半径（FLR）的影响被认为是。除了位置空间中的三维，我们保留了平行速度依赖性，我们通过厄米表示来描述。采用这个系统，但没有任何其他物理为基础的假设等离子体的物种，可以偏置的结果，将使我们能够调查流体的影响如何过渡到动力学范围，并分析电磁等离子体湍流的空间和速度空间混合之间的相互作用。
2021-09-07 physics.plasm-ph
Kinetic electrostatic structures in current-carrying pair plasmas
利用赝势方法的有限振幅表达式，研究了载流对等离子体中相空间结构的存在性及其性质。重点是双层，孤立结构和周期波。这些结果可以应用于电子-正电子等离子体以及含有具有相同质量和相反电荷的较重带电粒子的等离子体，例如富勒烯离子和尘埃粒子。它们也可以帮助理解数值模拟，显示在线性稳定的制度相空间空穴的自发形成。
2005-09-22 physics.plasm-ph
Kinetic theory for radiation interacting with sound waves in ultrarelativistic pair plasmas
本文发展了超相对论正负电子等离子体中辐射与声波相互作用的动力学理论。它示出的电磁脉冲的空间谱展宽的效果是引入衰减和调制不稳定性的增长率的减少。这种光谱展宽可能是由于有限的脉冲相干长度，或通过使用随机相位滤波器，并将稳定电磁脉冲的传播。
2006-09-08 physics.plasm-ph
Nonlinear Saturation of Kinetic Ballooning Modes by Zonal fields in Toroidal Plasmas
动力学气球模（KBM）被广泛认为在托卡马克中的扰动动力学和湍流输运中起着关键作用。虽然气球模式的非线性演化被认为是托卡马克等离子体爆轰的一种机制，但动力学效应在这种非线性动力学中的作用在很大程度上仍未得到探索。在这项工作中，全球陀螺动力学模拟结果的KBM非线性行为。而不是理想的MHD理论预测的有限时间奇异性，动力学不稳定性发展成一个中间的非线性制度的指数增长，然后由自发产生的带状场调节的非线性饱和。在中间非线性区域，局域电流片的快速增长被观察到。
2018-05-01 physics.plasm-ph
Importance of accurate consideration of the electron inertia in hybrid-kinetic simulations of collisionless plasma turbulence: 1. The 2D limit
在湍流无碰撞空间和天体物理等离子体中，磁能的耗散机制仍然没有得到很好的理解。它的研究需要在无碰撞等离子体湍流的能量传递的有效的动力学模拟。在这方面，混合动力学模拟，其中离子被视为粒子和电子作为惯性流体，最近已经开始吸引显着的兴趣。混合动力学模型通过忽略电子动力学效应来描述离子和电子尺度过程，使得它们与完全动力学等离子体模型相比在计算上要求低得多。混合动力学代码解决离子的弗拉索夫方程（欧拉弗拉索夫混合代码）或作为宏观粒子的离子的运动方程（拉格朗日粒子单元（PIC）混合代码）。他们认为电子流体的惯性使用不同的近似。我们检查这些近似的有效性，采用我们最近大规模并行化的三维PIC混合代码CHIEF，它认为没有任何共同的近似的电子惯性。特别是，我们报告的二维无碰撞等离子体湍流的模拟结果。我们的结论是，使用混合动力学代码，使用近似来描述电子惯性得到的模拟结果需要谨慎解释。我们还讨论了并行可扩展性的首席，据我们所知，第一PIC混合代码，没有近似描述的惯性电子流体。
2022-02-02 physics.plasm-ph
Formation of plasma around a small meteoroid: 1. Kinetic theory
每秒钟都有数百万颗小流星体进入地球大气层，产生密集的等离子体。雷达很容易探测到这些等离子体，研究人员利用这些数据来描述流星体和大气的特征。本文发展了一个描述高速流星体烧蚀粒子与大气分子碰撞行为的第一性原理动力学理论。这个理论产生的解析表达式描述的空间结构和速度分布的离子和中性附近的烧蚀流星体。这一分析模型将作为对雷达测量结果进行更准确的定量解释的基础，并应有助于根据雷达头部回波观测结果计算流星体和大气参数。
2016-08-30 physics.plasm-ph
Continuum Kinetic Simulations of Plasma Sheaths and Instabilities
仔细研究等离子体-材料相互作用对于理解和改进等离子体接触壁的设备的操作是必不可少的。这项工作的主要贡献包括（i）新的连续动力学算法与新的边界条件，直接离散的弗拉索夫/玻尔兹曼方程使用不连续Galerkin方法，（ii）等离子体鞘物理的基础研究与碰撞，电离和基于物理的壁发射，和（iii）动力学韦伯不稳定性的线性增长和非线性饱和的理论和数值研究，包括其在等离子体鞘中的作用。连续动力学算法已被证明是比较好的朗缪尔波的朗道阻尼和双流不稳定性的理论预测。基准也进行了电磁韦伯不稳定性和良好的协议之间的理论和模拟。电场的作用是显着的非线性饱和的韦伯不稳定性，这是没有注意到在以前的研究。重点放在了解等离子体鞘层物理是必不可少的研究等离子体-材料相互作用。初始模拟使用无碰撞模型来匹配经典鞘层理论和玻姆准则。介绍了碰撞算子和基于体积物理的源项，并简要讨论了热通量的影响。新的物理为基础的边界条件的开发和包括在一般的方式与连续动力学算法有界等离子体模拟。这是第一个连续动力学模拟使用自洽，壁发射边界条件，具有广泛的适用性，在各种制度。
2018-09-17 physics.plasm-ph
Kinetic investigation of the planar Multipole Resonance Probe under arbitrary pressure
有源等离子体共振光谱（APRS）是指一类等离子体诊断方法，其利用等离子体在电子等离子体频率处或附近共振的能力用于诊断目的。平面多极共振探头（pMRP）是APRS的优化实现。它具有非侵入性结构，可以同时测量电子密度，电子温度和电子中性碰撞频率。以前的工作已经通过Drude模型和无碰撞动力学模型研究了pMRP。Drude模型忽略了重要的动力学效应，如无碰撞动力学阻尼。无碰撞动力学模型能够捕捉纯动力学效应。但是，它只适用于低压等离子体。为了进一步研究pMRP的行为，本文建立了一个适用于任意压力的碰撞动力学模型。在该模型中，动力学方程耦合到静电近似下的泊松方程。计算总导纳的实部，以描述探针-等离子体系统的光谱响应。无碰撞动力学阻尼和碰撞阻尼都出现在频谱中。该模型提供了一种可能性，以计算电子密度，电子温度，和电子中性碰撞频率的测量。
2022-02-03 physics.plasm-ph
Quantum Treatment of Kinetic Alfvén Waves instability in a dusty plasma: Magnetized ions
研究了三分量非简并流动等离子体中惯性区动力学Alfvén波的色散关系。利用流体- Vlasov方程导出了量子等离子体的线性色散关系.在Vlasov模型中引入Bohm势引起的量子修正CQ的增加，抑制了Alfven波的频率和不稳定性的增长率。一些解析表达式推导出各种模式的传播。研究还发现，许多系统参数，如尘埃流速度、尘埃电荷、数密度和量子修正等，对色散关系和不稳定性增长率有显著的影响。
2016-08-01 physics.plasm-ph
Kinetic Interpretation of Resonance Phenomena in Low Pressure Capacitively Coupled Radio Frequency Plasmas
基于粒子数值模拟，揭示了电容耦合射频等离子体共振现象的动力学根源。通过对等离子体中热电子密度、冷电子密度、传导电流和位移电流等参数的时空分布的分析，揭示了鞘层膨胀过程中多束电子束形成的机理。高能量束电子和低能量体电子之间的相互作用被确定为在电流中的谐波的激发的物理起源。
2015-07-20 physics.plasm-ph
Fluctuation-dissipation relations for a plasma-kinetic Langevin equation
本文考虑了一个描述弱碰撞等离子体中麦克斯韦平衡的静电扰动的线性化动力学方程。该问题被视为动力学模拟的朗之万方程和相应的波动耗散定理推导。这个动力学波动耗散定理减少到标准的“流体”的制度，其中朗道阻尼率是小的，系统没有真正的频率;在这种情况下，最简单的可能朗道流体封闭的动力学方程符合标准朗之万方程。相混合的密度波动和出现的速度空间中的精细尺度被诊断为一个恒定的流量的自由能在厄米空间中的波动耗散定理的扰动的分布函数推导出，在一个普遍的表达形式的厄米谱的自由能。电子碰撞效应也包括在内。这项工作的目的是建立动力学等离子体最简单的波动-耗散关系，澄清朗道和厄米空间形式主义之间的联系，并为湍流等离子体中相混合的研究奠定基准案例。
2014-07-30 physics.plasm-ph
Comparison of linear modes in kinetic plasma models
我们比较，在一个广泛和系统的方式，线性理论的混合动力（离子动力学和电子流体），gyrokinetic和完全动力学等离子体模型得到的结果。我们提出了一个测试用例的参数，相关的太阳风湍流在小尺度上，这是一个主题，现在认识到需要一个动力学处理，在一定程度上。我们评论的低频单模（阿尔文/离子回旋，离子声，和快速模式）的比较广泛的传播角度，和整体的光谱特性的线性算子，准垂直传播。本文提出的方法和结果将是有价值的，当选择哪种模型应使用的制度，每个模型的假设是不平凡的满足。
2016-11-23 physics.plasm-ph
Kinetic Theory of Radiation in Nonequilibrium Relativistic Plasmas
多粒子QED被应用于含有相对论电子和非相对论重粒子的多组分等离子体中辐射过程的动力学理论。在非平衡格林函数技术的框架内，得到了电磁场涨落的输运方程和质量壳方程。我们表明，横向场的关联函数可以分解成尖锐的峰值（非洛伦兹）部分，描述共振（传播）光子和离壳部分对应的虚光子等离子体。纵向场关联函数和相对论电子的关联函数也有类似的分解。作为一个新的结果，导出了有限谱宽共振光子的动力学方程。粒子和场关联函数的离壳部分对于计算相对论等离子体中的局域辐射功率和恢复真空QED的结果是必不可少的。讨论了等离子体效应和相对论准粒子谱函数的碰撞加宽对辐射过程的影响。
2009-02-03 physics.plasm-ph
Kinetic whistler instability in a mirror-confined plasma of a continuous ECR ion source
本文研究了在GISMO装置上，在镜面磁阱中连续ECR放电的稠密等离子体中的动力学不稳定性。我们实验定义不稳定的制度和相应的等离子体参数，在那里观察到的电磁发射的激发，伴随着从磁阱的高能电子的沉淀。沉淀电子能量分布和等离子体电磁发射光谱的综合实验研究，连同回旋不稳定性增量的理论估计证明，在实验条件下，所观察到的不稳定性与哨声模式波的激发有关，哨声模式波是从磁阱中损失高能电子的驱动器。本研究的结果对于GISMO ECRIS装置的进一步发展和改进其作为离子源的参数具有重要意义。此外，等离子体动力学不稳定性的研究是根本的兴趣，并提供了实验工具，同时研究等离子体的电磁活动和相应的变化，在共振电子能量分布。
2023-01-11 physics.plasm-ph
Kinetic plasma waves carrying orbital angular momentum
在傍轴光学近似下，修正了带有有限轨道角动量的朗缪尔等离子体波的结构。结果表明，与电子分布函数的高阶动量有关的动力学效应导致拉盖尔-高斯模的耦合，并导致波的色散和阻尼的改变。理论分析相比，三维粒子细胞的数值模拟模式与轨道动量l = 2。结果表明，这种等离子体波的传播伴随着准静态轴向和方位磁场的产生，这是与波的纵向和轨道动量输运的后果。
2019-03-21 physics.plasm-ph
Kinetic fluctuations in the inhomogeneous plasma
利用Langevin方法和多尺度技术，建立了碰撞等离子体时空非局域涨落的动力学理论。在局部平衡中，导出了Callen-Welton定理的推广形式。结果表明，不仅耗散，而且时间和空间的色散导数决定的静电场波动的频谱线的幅度和宽度，以及形状因子。对于非均匀等离子体，出现了显著差异。在动力学机制中，形状因子比静电场波动的谱函数对空间梯度更敏感。由于不均匀性，这些特性变得不对称的频率符号的反转。峰值幅度的差异可能成为诊断等离子体中缓慢时间和空间变化的新工具。
2004-10-14 physics.plasm-ph
Decomposition of Plasma Kinetic Entropy into Position and Velocity Space and the Use of Kinetic Entropy in Particle-in-Cell Simulations
我们描述了一个系统的发展动力学熵的诊断完全动力学粒子在细胞（PIC）模拟和使用它来解释等离子体物理过程中的日光层，行星和天体物理系统。首先，我们以两种形式计算动力学熵--与每个宏观态的微观态数的对数相关的“组合”形式和与$f \ln f$相关的“连续”形式，其中$f$是粒子分布函数。我们讨论了各自的优缺点，并讨论了在PIC代码中实现它们的微妙之处。使用位置空间中的二维和速度空间中的三维的无碰撞PIC模拟，我们验证了动力学熵诊断的实施，并讨论如何优化数值参数以确保准确的结果。在反平行磁重联的优化模拟中，我们发现总的动力学熵守恒到3%。动力学熵可以分解为一个位置空间熵和一个速度空间熵之和，我们用它来研究无碰撞重联过程中动力学熵输运的性质。我们发现在磁重联过程中，由于等离子体的加热，电子和离子的速度空间熵随时间增加，而位置空间熵则由于等离子体的压缩而减小。该项目使用无碰撞模拟，因此它不能解决物理耗散机制;尽管如此，这里开发的基础设施应该对碰撞或弱碰撞日光层，行星和天体物理系统的研究有用。除了重联，诊断预计将适用于等离子体湍流和无碰撞冲击。
2019-08-23 physics.plasm-ph
Bridging kinetic plasma descriptions and single fluid models
本文的目的是桥梁动力学等离子体的描述和低频单流体模型。更具体地说，渐近导致磁流体动力学（MHD）制度开始从Vlasov-Maxwell系统进行了研究。类比的推导，从弗拉索夫-泊松系统，耦合到电子的玻尔兹曼关系的离子的流体表示也概述了。其目的是确定渐近参数解释从一个微观描述到宏观低频模型的过渡。这些研究为多尺度数值方法的推导、模型耦合或基于物理的预处理提供了基础。
2020-04-20 physics.plasm-ph
Kinetic Alfvén solitary and rogue waves in superthermal plasmas
本文研究了低$β$等离子体中的小但有限振幅的动力学Alfvén孤立波。利用标准约化摄动法导出了描述KAWs演化的非线性KdV方程。研究了KdV方程的非线性系数和色散系数对超热参数$κ$、等离子体$β$和传输的非线性度的依赖关系，表明这些参数可以显著改变KAW孤立脉冲的形状和大小。只支持亚阿尔夫文孤子，压缩孤子。然后，我们通过从{KdV}方程推导出非线性薛定谔方程来研究动力学Alfvén流氓波。得到了形成异常波包络的有理解。我们研究流氓波的行为如何取决于等离子体参数的问题，发现流氓信封降低电子超热性的增加，而相反的是真实的等离子体$β$增加。这项研究的结果可能会发现应用程序的低$β$等离子体在天体物理环境中的粒子是超热分布。
2014-03-15 physics.plasm-ph
Self-consistent kinetic equations for $e^-e^+γ$-plasma generated from vacuum by strong electric field
对真空中反向传播激光脉冲焦斑中产生的电子-正电子-光子（$e^-e^+γ$）等离子体进行了自洽动力学描述。我们依赖于一个模型的纯时间依赖的外部电场，但适当地考虑量子辐射等离子体，以及半经典的内部（等离子体）字段。为了实现这一目标，我们推导出一个系统的耦合动力学方程的电子，正电子和光子等离子体物种补充麦克斯韦方程的内部电场。量子辐射系统地考虑到对创建/湮灭和辐射通道的BBGKY链在准粒子表示，我们截断在二阶微扰理论。我们的研究结果的一个重要应用将是一致的考虑光子发射和级联生产超出局部恒定场近似，包括耗尽的驱动激光场和级联饱和由于热化的可能情况。
2019-01-08 physics.plasm-ph
Fokker Planck kinetic modeling of suprathermal alpha-particles in a fusion plasma
本文提出了一个描述惯性聚变靶氘氚燃料点火和燃烧的离子动力学模型。底层的物理模型的分析，使我们能够开发有效的数值方法来模拟聚变反应产物（α粒子）在动力学水平的创建，运输和碰撞弛豫。一个两个能量尺度的方法导致一个自洽的模型之间的耦合超热α粒子和热散装的内爆等离子体。这种方法提供了一个精确的数值处理的能量沉积和传输过程涉及超热粒子。这里提出的数值工具对已知的分析结果进行了验证。这使我们能够研究离子动力学效应对惯性约束聚变点火和热核燃烧物理的潜在作用。
2014-02-22 physics.plasm-ph
Automated Estimation of Plasma Temperature and Density from Emission Spectroscopy
本研究提出一种结合贝叶斯推理与复杂物理模型的发射光谱等离子体温度密度自动估算新方法，经实验验证可提升参数估算准确性与可靠性，为相关领域研究应用铺路。
2023-12-20 physics.plasm-ph
Plasma-neutral collision operators for hydrogen isotopes: kinetic and gyrokinetic descriptions, comparison to fluid
CEA, IRFM（法国原子能委员会，聚变研究和技术研究所）；Aix-Marseille Univ., CNRS, PIIM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，等离子体物理研究所）
该研究推导了氢等离子体与氢原子相互作用的动理学和 gyrokinetic 等离子体-中性粒子碰撞算子，发现其与流体模型存在显著差异，凸显了动理学效应在边缘等离子体动量能量交换中的重要性。
2026-10-14 physics.plasm-ph
Kinetic theory of $\mathrm{sech}^2x$ electron holes and applications to Kappa-distributed plasmas
研究了$\mathrm{sech}^2 x$型电子空穴的动力学理论。在弱振幅极限下，用赝势法求解了电子空穴的势。研究了$\mathrm{sech}^2 x$电子空穴的存在条件。结果表明，在分界线处俘获分布和非俘获分布的导数对势分布的确定起着重要作用。然后将该理论应用于卡帕分布等离子体。分析了$\mathrm{sech}^2 x$电子空穴的幅度和宽度。最后，通过数值计算对理论结果进行了验证.
2022-03-20 physics.plasm-ph
Kinetic simulation of magnetic field generation and collisionless shock formation in expanding laboratory plasmas
最近的激光等离子体实验观测和研究了与磁化天体物理等离子体有关的一些基本物理过程，包括磁重联、无碰撞冲击和由韦伯不稳定性产生的磁场，为实验室天体物理学开辟了新的实验平台。我们开发了一个完整的动力学模拟模型的第一原理模拟这些系统，包括磁场的动态-磁场产生的比尔曼电池效应或韦伯不稳定性;平流的离子流，霍尔效应，能斯特效应;和破坏的领域耗散机制。动力学模拟，最近的实验，和天体物理等离子体之间的缩放，描述系统的关键无量纲参数。首先，模拟比尔曼电池磁场产生等离子体从薄目标扩展。两个相邻羽流的烧蚀导致形成一个电流片作为相对的比尔曼产生的领域碰撞，模拟最近的激光驱动的磁重联实验。其次，我们模拟最近的实验无碰撞磁化冲击产生，通过扩大活塞等离子体到预磁化的环境等离子体。对于所考虑的参数，Biermann效应在弯曲的激波阵面中产生额外的磁场，从而增加激波粒子反射。这两种情况下，等离子体与磁场的相互作用中的动力学过程的重要性，并打开机会，基准这些重要的过程，通过比较的理论和实验。
2017-12-01 physics.plasm-ph
Sustained interpenetrating plasma flows for the investigation of late time kinetic instability evolution
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Dartmouth College（达特茅斯学院）；Instituto de Investigaciones Energéticas y Aplicaciones Industriales（能源研究与工业应用研究所）
通过OMEGA激光设施生成持续的非碰撞等离子体流，研究电磁动能不稳定性非线性演化，利用FLASH模拟和汤斯散射测量确定等离子体条件，发现穿透流在至少11ns内保持非碰撞，支持Weibel不稳定的生长和非线性饱和。
2026-05-11 physics.plasm-ph
Deciphering the Kinetic Structure of Multi-Ion Plasma Shocks
多离子等离子体中的强碰撞激波在许多高能量密度的环境中都具有重要的特征，包括惯性约束聚变（ICF）内爆。然而，它们的基本结构及其对关键参数的依赖（例如，马赫数和等离子体离子成分）的了解很少，文献中仍然存在这方面的争议。使用高保真符拉索夫-福克-普朗克代码，iFP，和多离子流体动力学模拟和半解析预测的直接比较，我们严格审查稳态平面冲击D-3 He等离子体，并提出了解决这些争议。
2017-07-10 physics.plasm-ph
A linearized kinetic theory of spin-1/2 particles in magnetized plasmas
我们考虑了磁化等离子体中包含电子自旋性质的线性动力学理论。出发点是一个平均场Vlasov方程，来自一个完全量子力学的治疗，其中考虑到电子自旋进动和磁偶极子力的影响。一般的电导率张量的推导，包括自由电流的贡献，以及与自旋贡献相关的磁化电流。最后，我们对量子力学边界进行了广泛的讨论，列出了各种量子效应必须满足的参数条件。
2010-10-05 physics.plasm-ph
Kinetic description of rotating Tokamak plasmas with anisotropic temperatures in the collisionless regime
受控聚变研究中一个很大程度上尚未解决的理论问题是一致的\textit{kinetic}处理发生在无碰撞和磁化轴对称等离子体中的慢时变等离子体状态。现象可能包括有限压力各向异性以及强大的环向和极向差分旋转，托卡马克等离子体的特征。尽管事实上，发生在聚变等离子体中的物理现象从根本上取决于微观粒子相空间动力学，其一致的动力学处理仍然基本上unchallaged至今。本文的目标是解决这个问题的框架内的弗拉索夫-麦克斯韦描述。采用带电粒子动力学的回转运动处理方法，构造了准稳态粒子动力学分布函数的渐近解。这些都表示在粒子精确和绝热不变量。该理论依赖于一个微扰的方法，它允许构建的Vlasov-Maxwell系统的渐近解析解。通过这种方式，反磁性和能量修正都被一致地包含在理论中。特别地，通过施加适当的动力学约束，指出了广义双麦克斯韦渐近动力学平衡的存在性。该理论适用于离子热速度的顺序的环形旋转速度。这些解同样满足麦克斯韦方程组所施加的约束，即准中性和安培定律。结果表明，在非均匀流体和电磁场的存在下，这些动力学平衡可以同时维持环形微分旋转，准静态有限极向流和温度各向异性。
2011-10-21 physics.plasm-ph
Instability of ion kinetic waves in a weakly ionized plasma
已知基本高阶朗道等离子体模式通常是重阻尼的。我们发现，这些模式的离子成分在弱电离等离子体中可以大大修改离子中性碰撞和直流电场驱动离子流，使其中一些可以变得不稳定。这种不稳定性预计在足够小的压力下自然发生在气体放电的预鞘中，从而影响鞘和放电结构。
2012-06-04 physics.plasm-ph
Kinetic instability in inductively oscillatory plasma equilibrium
本文采用粒子模拟方法，对等离子体在空间上的均匀性和时间上的振荡性进行了解析和数值研究。色散关系是从振荡平衡分布函数的Vlasov方程导出的，并用来证明等离子体具有无限多的不稳定动力学模式。这种不稳定性代表了一种新的动力学机制的衰减的初始模式的无限波长（或等效零波数），没有经典波破碎或朗道阻尼存在。讨论了这种不稳定性的相对论推广。在这种情况下，增长最快的不稳定模式的增长率与$γ_T^{-1/2}$成比例，其中$γ_T$是等离子体分布的最大洛伦兹因子。这一结果表明，这种不稳定性是不严重的抑制大洛伦兹因子流动作为纯粹的流动不稳定性。讨论了脉冲星磁层中感应电场振荡不稳定性的相关性。
2021-04-09 physics.plasm-ph
On The Kinetic Stage Of Instability Of The Electron Beam - Solar Wind Plasma System
在准线性理论的框架内，我们发现当电子束-太阳风等离子体非均匀系统产生Ⅲ型射电爆发时，只有不稳定性的初级阶段，即，磁流体动力学，是超过总的时间内得到的均匀模型的电子束的弛豫。在流体动力学不稳定性的发展过程中，电子束从太阳传播到4个天文单位的距离。流体动力学阶段之后是动力学不稳定性的发展，最终导致在麦克斯韦分布尾部的束区中形成水平平台。作为太阳活动爆发产生的电子束的特征参数，计算了平台的长度和高度等参数。在动力学束不稳定性的发展过程中，束流一半以上的动能被传输到等离子体振荡中。
2010-08-10 physics.plasm-ph
