Generation of Ultra-intense Gamma-ray Train by QED Harmonics
当激光强度超过10^22W/cm ^2时，在激光与等离子体相互作用中，高次谐波过程可以产生能量超过MeV的光子。我们发现在这样的激光强度下，量子电动力学效应在辐射图样中起主导作用。与气体和相对论HHG过程相比，QED谐波产生的γ射线辐射的出现和能量都是随机的，而且QED谐波通常不相干，同时保持了高强度和超短持续时间的特性。模拟结果表明，γ射线训练的周期是激光周期的一半，峰值强度为1.4e22W/cm ^2。这种新的谐波产生与QED效应是至关重要的光-物质相互作用在强场，并可以在实验中验证10 PW激光装置在不久的将来。
2015-08-25 physics.plasm-ph
The nonlinear dispersion relation of geodesic acoustic modes
采用双流体湍流数值模拟方法研究了托卡马克边缘等离子体中湍流引起的测地声学模的能量输入和频移。令人惊讶的是，湍流GAM色散关系是定性等价的线性GAM色散，但可以大大提高群速度。在上下不对称的几何形状中，由于湍流传输的能量输入可能有利于激发具有相对于磁漂移的径向相速度的一个特定符号的GAM，并且可能导致脉冲GAM活动。
2011-09-15 physics.plasm-ph
Gyrokinetic investigation of Alfvén instabilities in the presence of turbulence
采用全局电磁回旋动力学粒子模拟程序ORB 5研究了磁约束等离子体中Alfvén模（AM）与离子温度梯度（ITG）湍流之间的自洽相互作用.在这里，一个轴对称的磁平衡与反向剪切和大的纵横比被认为是。通过引入超热离子群，使环模数n=5的AM不稳定。一旦AM在充分发展的湍流的存在下饱和，离子热通量由AM及其主要谐波主导。ITG诱导的运输也被发现在不稳定的AM的存在下增强。
2019-12-19 physics.plasm-ph
Adiabatic non-resonant acceleration in magnetic turbulence and hard spectra of gamma-ray bursts
介绍了一种由磁湍流中第二绝热不变量引起的非共振加速机制，并将其应用于研究伽马射线暴（GRB）的瞬发辐射谱。该机制包含一阶和二阶费米加速，起源于相互作用的湍流重联和发电机过程。它导致了硬电子能量分布截止能量之间的平衡加速和同步辐射冷却。足够的加速率确保任何初始能量分布快速硬化为具有指数$p \sim 1$的幂律分布，其通过同步辐射自然地产生低能量光子指数$α\sim -1$。对于典型的GRB参数，同步辐射可以扩展到$\sim 100$ keV量级的特征光子能量。
2017-08-27 astro-ph.HE hep-th physics.plasm-ph
Soliton generation and drift wave turbulence spreading via geodesic acoustic mode excitation
本研究推导环几何中漂移波与测地声模的非线性动力学两场方程，揭示线性增长与完全非线性两阶段特征，发现孤子结构增强湍流扩展并可引发芯部-边缘相互作用和非局域输运。
2021-06-08 nlin.PS physics.plasm-ph
On Zero Frequency Zonal Flow and Second Harmonic Generation by Finite Amplitude Energetic Particle Induced Geodesic Acoustic Mode
利用非线性回旋动力学理论研究了有限振幅高能粒子感生测地声学模（EGAM）的非线性自相互作用。结果表明，有限振幅EGAM可以驱动零频纬向流（ZFZF）和二次谐波，高能粒子（EPs）通过有限轨道宽度效应在非线性耦合中起主导作用.对于ZFZF，EPs对EGAM非线性自耦合的影响占主导地位的热等离子体也存在，而二次谐波产生只能通过有限振幅耦合通过EPs。我们的研究结果可能会提高稳定纬向模式的理解，因此，漂移波湍流。
2017-03-05 physics.plasm-ph
Ion-temperature-gradient turbulence from finite to weak magnetic shear regime
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本研究揭示弱磁剪切下ITG湍流径向宽度受微各向同性约束，提出临界剪切判据，并经模拟验证，解释内部输运垒形成机制。
2026-09-29 physics.plasm-ph
Dynamics of homogeneous shear turbulence: A key role of the nonlinear transverse cascade in the bypass concept
为了理解谱稳定剪切流中亚临界湍流的自维持性，我们对不同流域纵横比的均匀剪切湍流进行了直接数值模拟，并在傅立叶空间中分析了动力学过程。在这种流动中没有指数增长的模式，并且由于剪切流的非正态性，湍流仅由扰动谐波的线性增长有力地支持。这种非常态诱导的或非模态的增长在谱空间中是各向异性的，这反过来又导致了该空间中非线性过程的各向异性。其结果是，傅立叶空间中的谐波的横向（角）重新分布似乎是在这些流中的主要非线性过程，而不是直接或逆级联。我们把这种非线性再分布称为非线性横向级联。它表明，湍流是持续的线性非模态增长和非线性的横向级联之间的微妙的相互作用，这证明了一个众所周知的旁路方案的亚临界湍流。这两个基本过程主要在大的长度尺度上操作，与域的大小相当。因此，傅立叶空间的这个中心的小波数区域在自我维持中是至关重要的;我们定义了它的大小，并将其标记为湍流的重要区域。在重要区域之外，非模态增长和横向叶栅是次要的。虽然叶栅和湍流的自持过程在不同的长宽比下在性质上是相同的，但积极参与这一过程的谐波的数量不同，但总是保持相当大。这意味着亚临界湍流的自我维持不能用低阶模型来描述。
2017-05-08 astro-ph.SR nlin.AO physics.flu-dyn
Gyrokinetic investigation of Alfvén instabilities in the presence of turbulence
利用自洽的全局回旋动力学方法和解析理论，研究了离子温度梯度湍流中高能粒子（EP）驱动的β诱导Alfvén本征模（BAE）的非线性动力学行为.本文研究了具有大纵横比和反向剪切的托卡马克磁平衡。以前对这种结构的研究表明，在没有湍流的情况下，电子种类在确定BAE的非线性饱和水平方面起着重要作用[A. Biancalani等人，（2020）]。在这里，我们将研究扩展到湍流等离子体。的EP被发现修改的热通量通过引入能量在大的空间尺度，主要是在占主导地位的BAE及其谐波的环形模式数。在这一制度下，BAE被发现进行强电子热通量。BAE引起的温度分布的全球松弛的反馈，以及湍流动力学，也进行了讨论。
2020-10-19 physics.plasm-ph
Transport control by coherent zonal flows in the core/edge transitional regime
三维Braginskii湍流模拟表明，托卡马克的核心/边缘过渡区的能流强烈调制-局部和平均-径向传播，近相干正弦或孤立的带状流。流动是测地线声学模式（GAM），主要由Stringer-Winsor项驱动。流振幅与平均异常输运敏感地依赖于GAM频率和作用于流的磁曲率，这在实际托卡马克中可能受到影响，例如，通过成形等离子体截面。湍流的局部调制的流动和激励的流动是由于波动力学效应，这是第一次在湍流模拟研究。
2000-09-15 physics.plasm-ph
Kinetic theory of geodesic acoustic modes in toroidal plasmas: a brief review
测地声学模（GAM）是环形等离子体特有的振荡带状结构，由于其调节微观双折射和相关反常输运的潜在能力，在过去几十年中得到了广泛的研究。本文综述了GAM的线性和非线性理论，重点介绍了动力学处理、系统非均匀性和真实的磁几何结构，以反映实际的实验条件。具体地说，在线性物理中，讨论了共振波粒相互作用，并将其应用于高能粒子的共振激发。本文将电致动广义相对论（EGAM）理论应用于实际器件，对实验观测进行了解释，并讨论了由于耦合到GAM连续体而引起的全局效应。同时，在非线性物理中，对微尺度非均匀性引起的GAM自发激发进行了综述，包括各种系统非均匀性的影响。在此基础上，构建了一个统一的GAM/EGAM理论框架。基于第一性原理的GAM/EGAM理论在这里回顾，因此，提供所需的工具的理解和解释的实验/数值结果。
2018-01-05 physics.plasm-ph
Synergistic Longitudinal Acceleration and Transverse Oscillation in High-order Harmonic Generation
我们提出并证明了飞秒激光脉冲平行入射到微尺度过密等离子体中产生了具有缓慢衰减幂律的相对论谐波。结果表明，由于强表面波的激发，密集的电子纳米束在横向激光场中振荡的同时不断向前加速。即使在固定相位点附近，纳米束的相对论伽马因子也会显著增加，导致比恒定伽马的情况更强的阿秒爆发。我们的二维粒子模拟和分析理论表明，这种协同功能承诺的幂律谐波频谱$I_n/I_0 = n^{-1}$。这比其他众所周知的辐射机制要平坦得多，为前所未有的大能量阿秒脉冲铺平了道路。
2020-09-27 physics.plasm-ph
Nonlinear generation of global zonal structures in gyrokinetic simulations of TCV and ASDEX Upgrade magnetic configurations
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；De Vinci Higher Education, De Vinci Research Center（德芬奇高等教育，德芬奇研究中心）；Institute of Physics, University of Greifswald（格赖夫斯瓦尔德大学物理研究所）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Swiss Plasma Center（洛桑联邦理工学院，瑞士等离子体中心）
本文通过gyrokinetic模拟研究了非线性生成全球环向结构在TCV和ASDEX Upgrade磁约束配置中的作用机制。
2026-03-09 physics.plasm-ph
Parametric instabilities of the inhomogeneous near SOL tokamak plasma, driven by the coupled effect of the high harmonic fast wave and of the ion and electron temperatures gradients, and anomalous heating of the near SOL ions
Plasma Research Center, Pusan National University（釜山国立大学等离子体研究中心）；Department of Electrical Engineering, Pusan National University（釜山国立大学电气工程系）
数值研究高谐波快波与温度梯度耦合驱动的近刮削层静电参量不稳定性，发现参量衰变产生高谐波离子回旋波和准模，导致各向异性离子加热。
2026-06-15 physics.plasm-ph
Upper-hybrid wave driven Alfvenic turbulence in magnetized dusty plasmas
本文研究了带电尘埃等离子体中静电上混杂波和阿尔芬波的非线性耦合动力学。数值求解了一对描述UH波包络（包括相对论电子质量增加）与密度以及与AWs相关的压缩磁场扰动相互作用的非线性方程组，表明由于不稳定UH波的调制不稳定性，许多相干孤立波图案可以被激发和饱和。这些孤立模式的演化也显示出时空相干，时间以及时空混沌的状态，由于碰撞和融合的模式在随机运动。此外，这些时空特征表现出的小波功率谱分析。结果表明，尘埃磁等离子体中波能的重新分配发生在高次谐波模上，而高次谐波模又导致了阿尔文湍流的产生。这种情况可能发生在土星磁层附近，因为卡西尼号航天器在那里观察到许多静电孤立结构。
2011-02-14 physics.plasm-ph
Property of downstream turbulence driven by the special relativistic shock-clump interaction
该研究通过三维相对论磁流体动力学模拟，发现相对论激波与团块相互作用产生的下游湍流中压缩模与螺线管模振幅相当，且湍流特性受上游密度波动影响，解释了伽马射线暴余辉中磁能比的多样性，并影响粒子加速。
2025-03-21 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electromagnetic turbulence driven by the mixed mode instability
在继续以前的工作，数值结果，关于相对论逆流等离子体。在这里，相对论混合模式不稳定性的演变，通过和超越，线性饱和-以及进入非线性制度。除了证实早期的研究结果，即波功率最初在混合模式分支上达到峰值外，还观察到，在后期演化过程中，波功率被转移到其他波数。有人认为，在波数空间的各向同性的功率可能是弱湍流的后果。此外，观察到的理想弱湍流极限的一些修改。发展几乎各向同性的主要是静电-部分电磁-湍流光谱具有相关性时，考虑等离子体的光谱发射特征，即韧致辐射，分别磁韧致辐射（同步辐射和抖动辐射）从相对论冲击天体物理射流和冲击从伽马射线暴和活动星系核。
2008-08-29 astro-ph physics.plasm-ph
Temporal Properties of the Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence
针对可压缩MHD湍流时间特性这一未解问题，本研究提出三种MHD模色散关系的洛伦兹展宽可解释其频谱特征，揭示了展宽宽度与波数的标度关系及与能量级联的关联，为该领域研究提供新视角。
2023-10-05 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence: mode coupling, scaling relations, anisotropy, new regime and astrophysical implications
我们提出了数值模拟和探索可压缩磁流体动力学（MHD）湍流的标度和各向异性。我们的研究涵盖了在不同的马赫数的气体压力为主（高β）和磁为主（低β）等离子体。此外，我们提出了superAlfvenic湍流的结果，并讨论在何种方式下，它是类似于subAlfvenic湍流。我们描述了一种分离不同的磁流体动力学（MHD）模式（慢，快和阿尔芬）的技术，并将其应用到我们的模拟。结果表明，在高β和低β情况下，Alfven模和慢模都具有Kolmogorov谱（指数=-5/3）和尺度相关的Goldreich-Sridhar各向异性，而快模具有指数=-3/2和各向同性的谱.本文讨论了在不同区域由MHD湍流引起的密度涨落的统计特性。我们的发现涉及许多天体物理学的含义，从宇宙射线传播到伽马射线暴和恒星形成。特别是，我们表明，早期研究人员报道的湍流的快速衰减是不相关的压缩性和模式耦合MHD湍流。此外，我们发现，磁场增强和密度增强是轻微相关的。在AU尺度上解决部分电离星际气体的密度结构，我们表明，新的制度的MHD湍流，我们以前报告的不可压缩流持续可压缩湍流，因此可能会提供一个解释这些神秘的结构。
2003-07-03 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
