Experimental Measurements of Ion Heating in Collisional Plasma Shocks and Interpenetrating Supersonic Plasma Flows
我们提出了时间分辨测量离子加热由于碰撞等离子体冲击和互穿的超音速等离子体流，这是由两个同轴枪形成的等离子体射流的倾斜合并。我们的研究是重复使用四个喷流物种：N，Ar，Kr，和Ar。在喷流之间的相互渗透小的条件下，所观察到的峰值离子温度Ti与碰撞等离子体激波理论的预测是一致的，示出了一个大幅度的海拔Ti以上的电子温度Te和随后的减少Ti上的经典的离子-电子温度平衡的时间尺度。在喷流之间的相互渗透的条件下，这样的冲击并不明显形成，所观察到的峰值Ti仍然是可观的，大于Te，但远低于碰撞等离子体激波理论预测的。实验结果与多流体等离子体模拟进行了比较。
2018-09-27 physics.plasm-ph
Solitary versus Shock Wave Acceleration in Laser-Plasma Interactions
用数值模拟的方法研究了超强激光与稠密等离子体相互作用中激发非线性静电波（如激波和孤子）以及由此产生的离子加速问题。孤子的稳定性和激波的形成强烈地依赖于离子的速度分布。离子谱中的单能成分是由孤立波的"脉冲"反射产生的。可能的相关性，最近的实验“冲击加速”进行了讨论。
2011-11-28 physics.plasm-ph
Observation of Shock-Front Separation in Multi-Ion-Species Collisional Plasma Shocks
在等离子体衬层实验中，我们观察到了由He/Ar混合气体（初始数密度为97%He和3%Ar）的斜向合并等离子体射流产生的多离子-物种碰撞等离子体激波中激波前沿分离和物种相关激波宽度[S. C. Hsu等人，IEEE等离子体科学学报46，1951（2018）]。通过将冲击波的单个可见图像分成两个不同的快速分幅相机，同时记录He-I 587.6 nm和Ar-II 476.5-514.5 nm线附近的可见等离子体发射，所述两个不同的快速分幅相机具有不同的窄带通滤波器（用于观察He-I线的589 +/- 5 nm和用于Ar-II线的500 +/- 25 nm）。在这些实验的条件下（冲击前离子和电子密度约为5*10^14 cm^-3，离子和电子温度约为2.2 eV，相对等离子体合并速度为22 km/s），观测推断的He/Ar冲击波阵面分离的大小和冲击波本身的宽度小于1 cm，这相当于约50个冲击后热离子-离子平均自由程。这些实验的长度尺度是在合理的定性和定量协议从一维多流体模拟使用芝加哥代码的结果。然而，有实验推断和模拟预测的电离状态和线发射强度之间的差异，特别是在冲击后区域。总的来说，实验和模拟结果是一致的理论预测，较轻的He离子扩散更远的整体冲击波前比较重的Ar离子。
2020-03-17 physics.plasm-ph
Experimental Measurements of Ion Diffusion Coefficients and Heating in a Multi-Ion-Species Plasma Shock
本文通过超音速等离子体喷流迎面合并产生碰撞等离子体冲击，测量了两种离子的时间分辨密度和温度以确定离子扩散系数，首次实验验证了离子间输运理论，并报告了对HED和ICF建模有价值的温度分离高阶效应。
2023-04-04 physics.plasm-ph
The structure of weak shocks in quantum plasmas
考虑到热传导引起的耗散项和玻姆势引起的色散量子项，研究了量子等离子体中弱激波的结构。与没有耗散的量子系统不同，即使是很小的热传导也可能导致稳定的激波结构。在零量子效应的极限下，恢复了弱激波的单调Burgers解.尽管如此，即使是很小的量子项也会使结构变得非单调，因为冲击波会驱动一列训练振荡进入初始等离子体。振荡与激波一起传播。与热传导相比，随着玻姆势的作用增加，振荡变得更强。这些结果对于激光-等离子体相互作用，例如惯性约束聚变等离子体，以及天体物理环境和凝聚态系统都具有重要意义。
2008-02-22 physics.plasm-ph
Evolutionarity of MHD shock waves in collisionless plasma with heat fluxes
本文在 8 矩近似下研究带热通量无碰撞等离子体中 MHD 激波的演化性，利用平行激波解在无量纲参数平面上确定快、慢激波的演化区域。
2024-01-28 physics.plasm-ph
Inflationary stimulated Raman scattering in shock-ignition plasmas
在激波点火惯性约束聚变方案中，高强度激光通过不均匀的日冕等离子体传播，驱动设计用于引起燃料点火的激波。在高强度点火激光脉冲作用下，长尺度日冕等离子体中的SRS后向散射很可能处于动力学状态。在这项工作中，我们使用一维粒子模拟细胞显示，有一个非线性的动力学效应引起的频移，导致受激拉曼散射（SRS）在非均匀等离子体的增长远远超过流体理论的预测，所谓的膨胀SRS或iSRS。我们发现，iSRS发生在一个广泛的密度标度长度相关的冲击点火和其他直接驱动的惯性约束聚变计划。冲击点火等离子体中iSRS的存在对冲击点火惯性约束聚变的理论收益具有影响。在这里，我们量化的强度阈值为冲击点火相关参数的iSRS的发病。
2020-11-24 physics.plasm-ph
Nonlinear model for magnetosonic shocklets in plasmas
利用非线性磁流体动力学方程，导出了均匀热磁等离子体中磁声小激波的精确非线性方程。分析以及数值解的非线性方程。得到了离子流体速度和磁场（或等离子体密度）扰动的类激波结构。结果可能有相关的快速磁声激波，最近已观察到的集群航天器在地球的弓形激波的机载仪器的理解。
2004-02-06 physics.plasm-ph
Visualizing a Dusty Plasma Shock Wave via Interacting Multiple-Model Mode Probabilities
用三模相互作用多模型方法跟踪了受激波扰动的尘埃等离子体晶体中的粒子。颜色编码的模式概率被用来可视化的冲击波通过晶体的传播。
2011-12-16 physics.plasm-ph
Spin magnetosonic shocks in quantum plasmas
研究了磁声波在耗散量子等离子体介质中传播的一维激波结构。采用量子磁流体动力学（QMHD）模型，考虑了由玻姆势引起的量子力项和电子的类压自旋力项。的非线性演化方程（Korteweg de-Vries-Burger），推导出描述的小振幅MSWs，其中的耗散是由等离子体电阻率提供的动力学，数值求解得到振荡和单调的冲击结构。激波强度随集体隧穿效应的增强而减小，随自旋取向效应的增强而增大。理论结果可能对天体物理学具有重要意义（例如，磁星）以及用于超冷实验室等离子体（例如，Rydberg等离子体）。
2008-06-16 physics.plasm-ph
Kinetic simulations of electron pre-energization by magnetized collisionless shocks in expanding laboratory plasmas
在超音速等离子体流相互作用的空间和天体物理系统中，例如在太阳风、太阳风顶和超新星遗迹中，无碰撞激波是常见的特征。最近的实验能力和诊断允许对高马赫数激波进行详细的实验室研究，因此，这可以成为了解各种天体物理环境中激波动力学的一种有价值的方法。使用二维粒子模拟与库仑二元碰撞算子，我们证明了产生高能电子的机制和实验要求，在实验室高马赫数无碰撞冲击检测这一过程。我们通过参数研究表明，在激光驱动的膨胀等离子体实验中，磁化无碰撞冲击加速电子是可行的。
2020-12-02 physics.plasm-ph
Quadrilateral Particle Arrangement within Shocks in a Two-Dimensional Dusty Plasma
本研究通过实验激发二维尘埃等离子体中的压缩激波，发现粒子从激波前的六边形晶格重排为激波内的非平衡四边形微结构，并利用Glaser-Clark多边形和Voronoi分析揭示了激波诱导的熔化现象。
2024-09-05 physics.plasm-ph
Ion-acoustic shock waves in magnetized pair-ion plasma
本文对三分量磁化等离子体中斜传播的离子声冲击波进行了理论研究。利用约化摄动法导出了Burgers方程。我们的等离子体模型支持的非广泛的电子的考虑下，积极和消极的冲击结构。研究发现，正、负冲击波势随外加磁场引起的斜角（$δ$）的增大而增大。正、负激波的振幅大小不受离子运动粘度的影响，但正、负激波的陡度随离子运动粘度的增加而减小。我们的研究结果在空间和实验室等离子体的影响进行了简要讨论。
2021-02-16 physics.plasm-ph
Propagation of shock structures in a high density plasma
本文对非磁化、无碰撞简并量子等离子体系统中的圆柱形和球形电声激波进行了理论研究，该系统包含两组不同的电子（一组为惯性非相对论冷电子，另一组为无惯性超相对论热电子）和带正电荷的静态离子。利用约化摄动法导出了修正的Burgers（mB）方程。结果表明，在这样的量子等离子体系统中，只有稀疏激波才能传播。简并等离子体的压力和数量密度的热和冷的电子流体，非平面的几何形状，和带正电的静态离子的影响是负责修改EASW的基本属性。平面mB激波的性质与非平面mB激波的性质有很大的不同。本研究的结果应该是有用的，在理解与空间和实验室等离子体中的非平面EAWs的非线性现象。
2017-07-24 physics.plasm-ph
Reflectivity of Shock Compressed Xenon Plasma
利用波长为1.06 × 10^-6 m的激光束，在压力为1.6 ~ 17 GPa、温度为30 000 K左右的条件下，对冲击压缩的致密氙等离子体的反射系数进行了实验测量，并与基于不同理论方法计算的动力学碰撞频率进行了比较。结果发现，假设空间电子密度分布对应于约2 × 10^-6 m的有限宽度的冲击波阵面，可以给出合理的描述。
2002-07-10 physics.plasm-ph
Distinct parallel electrostatic collisionless shocks in hot-cold ablative mixing plasmas
本研究通过一维VPIC模拟和理论分析，揭示了热冷烧蚀混合等离子体中平行静电无碰撞激波的形成机制，发现其主要受温度而非压力控制，并阐明了电子热通量的自由流极限与对流标度特性。
2025-03-31 physics.plasm-ph
Head-on collision of ion acoustic shock waves in collisionless plasma with pair-ions and electrons
研究了由正负离子和电子组成的非磁化无碰撞等离子体系统中离子-声冲击波（IASW）的迎头碰撞及其对冲击波（单调和振荡）形成和相移的影响。孤子解是从双侧Korteweg-de Vries Burger（KDVB）方程导出的。采用扩展的Poincare-Lighthill-Kuo（ePLK）方法得到KdVB方程。假设负离子是不动的，电子在等离子体中遵循玻尔兹曼能量分布。等离子体的参数，如密度比和运动粘度的静电激波轮廓，相移，振幅，形成的冲击（单调和振荡），以及对孤立子的解决方案的影响进行了研究。结果表明，正负离子的密度比对冲击波的形成和碰撞后的相移起着至关重要的作用。
2018-06-06 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
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
Investigation of Shock Wave Dynamics in Complex Plasma via Computational Modelling
采用三维分子动力学模拟，结合垂直约束、固定边界和Epstein阻力，首次再现了二维尘埃等离子体激波诱导的面外屈曲现象，弥合了实验与模拟的长期差距。
2026-06-16 physics.plasm-ph
Dust-ion-acoustic shock waves in magnetized plasma having super-thermal electrons
本文研究了尘埃离子声激波（DIASHW）在含有无惯性超热电子、惯性暖正离子和负尘埃颗粒的三分量磁化等离子体中的传播。用约化摄动法导出了Burgers方程。在考虑惯性暖正离子和负尘埃粒子的情况下，数值模拟了超热电子存在时的正激波和负激波结构。研究了倾斜角（$δ$）、光谱指数（$κ$）、运动粘度（$η$）、等离子体种类的数密度和电荷状态对DIASHW形成的影响。结果表明，正激波势和负激波势均随倾斜角的增大而增大。正、负激波的振幅大小不受等离子体运动粘度的影响，但正、负激波的陡度随等离子体运动粘度的变化而减小。我们的研究结果在空间和实验室等离子体的影响进行了简要讨论。
2021-04-08 physics.plasm-ph
Ion shock acceleration by large amplitude double layers in laser-produced plasmas
建立了激光等离子体中离子冲击加速的动力学模型。一小部分的温暖的离子被加速的大振幅的单调电位的双层创建由于等离子体压缩和电子加热的激光。发现大振幅双电层的振幅几乎唯一地由电子温度定义。因此，电子加热和等离子体压缩之间的平衡是必要的最佳离子加速通过该方案。典型的单调激波的马赫数接近1.5。该方案可能产生相对能量分布小于1%的单能离子。该模型与最近的模拟和实验，有效的冲击加速和生产的单能质子已被观察到。与其他冲击模型的相似之处和不同之处进行了指出和讨论。
2014-02-21 physics.plasm-ph
Nonplanar ion-acoustic subsonic shock waves in dissipative electron-ion-pcd plasmas
考虑了在空间和实验室等离子体中观测到的耗散电子-离子-pcd（正电荷尘埃）等离子体。本文用约化摄动法导出了修正的Burgers方程，研究了非平面圆柱形和球形离子声亚音速激波的基本特征。据发现，固定的pcd物种的离子声波的相速度降低，因此支持亚音速冲击波由于运动粘度（作为耗散源）的离子物种。观察到圆柱和球形亚音速激波随时间的演化非常显著，球形激波结构的时间演化比圆柱激波快。讨论了工作结果对空间和实验室等离子体的影响。
2020-09-28 physics.plasm-ph
Double-layer shocks in a magnetized quantum plasma
本文报道了在量子电子-正电子-离子（e-p-i）等离子体中，量子离子声波（QIAWs）斜向于外磁场传播时，有限幅静电激波的形成。这样的冲击被认为是由压缩和伴随的稀疏慢波阵面的双层（DL）结构。这种DL冲击的存在关键取决于量子耦合参数$H$与玻姆势和正电子电子密度比$δ$。然而，配置文件可能会，陡峭的初始和达到稳定状态的一些孤立波的前面的冲击。这种新的DL冲击可能是强激光-固体密度等离子体相互作用实验以及紧凑天体物理物体中粒子加速的良好候选者，例如，磁化的白矮星。
2010-08-19 physics.plasm-ph
Explosive shock tube of xenon non-ideal plasma for proton radiography
本文介绍了一种用于质子照相的非理想气体等离子体高爆激波管。本文研究了初始压力为7 bar的激波压缩氙气中的气体动力学流动。用高速转镜条纹相机测量了氙中激波的速度和伴随的粒子速度。实验的时间-距离数据被用来近似的速度指数衰减函数。激波管用于产生压力为5-12 kbar的氙的非理想等离子体，当初始压力约为7 bar时，密度为0.24-0.3 g/cm 3。
2018-03-17 physics.plasm-ph
Perpendicular subcritical shock structure in a collisional plasma experiment
本文对实验室等离子体中垂直亚临界激波进行了研究。激波是通过将障碍物放置在逆线阵z箍缩的超磁声流出中产生的。我们证明了亚临界冲击的存在，在这个政权，并发现，二次冲击形成的下游。对亚临界激波结构的详细测量证实了不存在流体动力跃变。我们计算的经典（斯皮策）的电阻扩散长度，并表明它是近似等于冲击宽度。我们测量到在冲击波上几乎没有加热（<10%的离子动能），这与没有粘性耗散是一致的。
2022-01-22 physics.plasm-ph
Electrostatic shock structures in a magnetized plasma having non-thermal particles
本文从理论上研究了尘埃-离子-声冲击波在多组分磁化对离子等离子体中的非线性传播，该等离子体中含有惰性的暖正离子和负离子，无惰性的非热电子和正电子，以及静态的带负电荷的大颗粒尘埃颗粒。用约化摄动法导出了Burgers方程。等离子体模型支持在静态带负电荷的大规模尘埃颗粒的存在下的正激波和负激波结构。结果表明，正、负激波轮廓的陡度均随离子运动粘度的增加而减小，但对高度无影响;电子温度的增加使激波轮廓的振幅增大。正激波的高度随入射角的增大而增大，正激波的高度随正电子数密度的增大而增大。本文还简要讨论了本研究结果的应用。
2021-07-17 physics.plasm-ph
Shock waves in a rotating non-Maxwellian magnetized dusty plasma
本文建立了一个理论模型，研究了在快、慢时间尺度下粘性、磁化和旋转尘埃等离子体中尘埃声激波的特性。本文用约化摄动法导出了尘埃非活动和动态（快、慢时间尺度）两种情况下的非线性Zakharov-Kuznetsov（ZK）方程。电子和离子都服从Kappa/Cairns分布。据观察，粘性在这两种情况下，当灰尘是在背景和活动起着关键的作用，在耗散的声冲击的传播。色散项是由磁场和旋转引起的。研究发现，超高温和等离子体的粘性对激波的形成有重要影响。本研究可能有助于理解特定实验中的旋转等离子体。
2020-02-27 physics.plasm-ph
Electrostatic shock dynamics in superthermal plasmas
用解析和数值方法研究了离子声激波在非热等离子体中的传播。考虑了非磁化的无碰撞电子-离子等离子体，其特征在于超热（非麦克斯韦）电子分布，其由$κ$ -（kappa）分布函数建模。采用多尺度方法，它表明，低振幅冲击的动力学模型的混合Korteweg-de Vries - Burgers（KDVB）方程，其中的非线性和色散系数的$κ$参数的函数，而耗散系数是离子粘度的线性函数。所有相关的冲击参数取决于$κ$：从一个纯麦克斯韦行为的偏差更高诱导冲击更窄，更快，更大的振幅。KDVB方程的扭结形解决方案对外部扰动的稳定性配置文件进行了研究，发现的冲击的空间配置文件依赖于和色散和耗散之间的相互作用的作用被阐明。
2011-12-29 physics.plasm-ph
Tracking shocked dust: state estimation for a complex plasma during a shock wave
我们考虑一个二维复杂的（尘埃）等离子体晶体激发的静电诱导冲击波。在这样的系统中，尘埃粒子的运动学通常使用粒子跟踪测速仪来确定。在这项工作中，我们提出了一种粒子跟踪算法，它确定了尘埃粒子的运动学具有显着更高的精度比粒子跟踪测速。该算法使用多个扩展卡尔曼滤波器来估计粒子的状态和一个相互作用的多个模型来分配概率到不同的过滤器。这使得能够以高精度确定粉尘的相关物理性质，例如动能和动力学温度。我们使用一个Hugoniot冲击跳跃关系计算的压力-体积图从冲击尘埃运动学。用我们的跟踪算法可以计算出完整的压力-容积图，但用粒子跟踪测速法则不行。
2011-12-22 physics.plasm-ph
Ion Species Stratification Within Strong Shocks in Two-Ion Plasmas
多离子等离子体中的强碰撞冲击在许多环境中都有表现，惯性约束聚变（ICF）实验就是一个突出的例子。最近的工作[Keenan ${\it et \ al.}$，PRE ${\bf 96}$，053203（2017）]详细回答了一些关于稳态平面等离子体冲击动力学结构的悬而未决的问题，例如，激波宽度与马赫数的比例关系，$M$。然而，它没有讨论冲击驱动的离子种类分层（例如，相对浓度改变和温度分离）。这些都是重要的影响，因为许多最近的ICF实验已经回避了标准的，单流体，辐射流体动力学（rad-hydro）数值模拟的解释，和冲击驱动的燃料分层可能有助于这种差异。采用国家的最先进的弗拉索夫-福克-普朗克代码，iFP，随着多离子水力模拟和半解析，我们量化的离子分层的平面冲击与任意马赫数和相对物种浓度的两个离子等离子体的离子质量和电荷比。特别是，对于强冲击，我们发现，离子温度分离的结构具有跨离子质量和电荷比的几乎普遍的字符。此外，我们发现，冲击波阵面富集与较轻的离子物种，和富集规模为$M^4$为$M \gg 1$。
2017-12-22 physics.plasm-ph
Obliquely propagating ion-acoustic shock waves in degenerate quantum plasma
对非线性离子声冲击波在由惯性非相对论正电荷轻、重离子、超相对论简并电子和正电子组成的无碰撞磁化简并量子等离子体系统中的传播进行了理论研究。用约化摄动法求解Burgers方程。已经观察到，在考虑下，我们的等离子体模型只支持正的潜在的冲击结构。研究还发现，离子运动粘度、斜角、数密度和等离子体种类的电荷状态的变化显著地改变了IASHW的振幅和陡度。我们的研究结果将有助于理解IASHW在白矮星和中子星中的传播。
2021-04-05 physics.plasm-ph
Excitation of dust acoustic shock waves in an inhomogeneous dusty plasma
在尘埃等离子体实验装置（DPEx）上，对非均匀尘埃等离子体中激波的传播特性进行了实验研究。在直流辉光放电氩等离子体中，通过保持抽气速度和供气速率的动态平衡，首先形成由多分散高岭土颗粒组成的均匀尘埃等离子体。随后，通过在原始动态平衡中引入不平衡，在尘埃流体中产生平衡密度不均匀性。非线性波结构，然后激发在这个不均匀的尘埃等离子体的突然压缩的尘埃流体。这些结构被识别为冲击波和它们的振幅和宽度分布的空间测量。激波结构的振幅被认为是增加，而宽度变宽，因为它向下传播一个减少的尘埃密度分布。一个修改的KdV-伯格方程推导和使用提供的结果，包括幂律缩放的幅度和宽度的变化作为背景密度的函数的理论解释。
2020-07-18 physics.plasm-ph
Shock creation and particle acceleration driven by plasma expansion into a rarefied medium
稠密等离子体通过更稀薄的电离介质的膨胀是从天体物理到高能量密度激光物质实验室实验的各种物理环境中感兴趣的现象。在这里，这种情况是通过1D粒子在细胞模拟建模;在一个同样密集的电子-质子等离子体的中间引入了一个因素100的等离子体密度的跳跃，质子和电子温度分别为10 eV和1 keV。稠密等离子体通过稀薄等离子体的扩散，触发了不同的非线性现象的发生，例如强离子声冲击波和稀疏波。检测到二级结构，其中一些是由漂移不稳定的稀疏波。有效的质子加速发生在冲击之前，使最大质子速度达到初始离子热速度的60倍。
2010-07-01 physics.plasm-ph
Biermann-battery driven magnetized collisionless shock precursors in laser produced plasmas
本研究在OMEGA装置上通过激光产生磁化等离子体与未磁化氢等离子体碰撞，首次完整观测到Biermann电池驱动的磁化无碰撞激波前驱，结合多类模拟验证了相关过程与电子加速结果。
2024-09-04 physics.plasm-ph
Shock width measured under liquid and solid conditions in a 2D dusty plasma
冲击的宽度进行了比较，在液体和固体条件下，一个二维层的带电微球悬浮在等离子体中。在这种强耦合的尘埃等离子体中，通过以超音速移动激励器导线，然后使其停止，冲击波以冲击波的形式发射。用两种方式制备的微球层重复实验：晶体状固体和液体。使用激光加热维持液体，条件与固体中的条件相同。发现液体中的激波宽度小于固体中的激波宽度，固体中的激波宽度为4至6个晶格常数。这些测量是基于密度分布的高梯度区域。从颗粒坐标获得的配置文件，通过高速视频成像测量。在激波的参考系中，通过结合一系列图像中的粒子坐标，提高了空间分辨率。
2020-10-08 physics.plasm-ph
Radiative characterization of supersonic jets and shocks in a laser-plasma experiment
实验研究了超声速激光等离子体射流与二次气体靶的相互作用。射流的等离子体参数，以及由此产生的冲击，其特征在于使用多帧干涉/阴影，和X射线诊断相结合，允许其结构和演变的详细研究。速度是用X射线条纹照相机获得的，过滤后的X射线针孔成像被用来推断射流和冲击的电子温度。周围的等离子体密度的拓扑结构被发现有显着的影响射流和冲击波的形成，以及对它们的辐射特性。实验结果与辐射流体动力学模拟进行了比较，从而提供了进一步的见解射流和激波的形成和演化的基本物理过程。
2021-01-21 physics.plasm-ph
Magnetized ion-acoustic shock waves in degenerate quantum plasma
对磁化简并量子等离子体系统中的离子声激波进行了理论研究，该系统中含有无惯性的超相对论简并电子和惯性的非相对论正电荷重离子和轻离子.用约化摄动法导出了Burgers方程。可以看出，在考虑非相对论性正电荷重离子和轻离子时，等离子体模型只支持正静电冲击结构。研究还发现，非相对论性重离子和轻离子的电荷态和数密度增强了IASHW的幅值，而离子运动粘滞系数（$η$）降低了IASHW的陡度.我们的研究结果将有助于理解白矮星和中子星中IASHW的非线性传播。
2021-03-29 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
Nonlinear dust-acoustic solitary waves and shocks in dusty plasmas with a pair of trapped ions
本文研究了非磁化尘埃等离子体中小振幅尘埃声孤波和激波的传播特性。利用标准约化摄动方法，采用两种不同尺度的拉伸坐标，导出了复Korteweg-de Vries（KdV）方程和复Burgers方程形式的DA SW和激波演化方程。分析和讨论了尘埃电荷变化、尘埃热压力、正负离子数密度比以及自由离子温度与俘获离子温度对慢波和激波轮廓的影响。
2017-07-01 physics.plasm-ph
Expansion of a radial plasma blast shell into an ambient plasma
采用粒子模拟方法对径向爆炸弹在等离子体中的膨胀过程进行了模拟。未磁化的等离子体由电子和质子组成。静电冲击的形成和演变进行了观察，这是由离子声孤立波的冲击后等离子体中的爆炸壳离子的束上生长的尾随。尽管最初的径向对称流出，孤立波成为扭曲和纠缠，因此，他们打破了径向对称的流动。波及其与冲击环境离子的相互作用减慢了爆炸壳质子的速度，并使冲击后等离子体更接近平衡。
2017-08-26 physics.plasm-ph
Ion-acoustic shock waves in a magnetized plasma featuring super-thermal distribution
该研究用约化微扰法推导磁化成对离子等离子体中的 Burgers 方程，揭示超热电子和正电子条件下倾角、离子黏度及质量对正、负离子声激波的影响。
2021-04-14 physics.plasm-ph
Optical probing of shocks driven into overdense plasmas by laser hole-boring
本文报道了λ0 \approx 10 μm强激光脉冲与近临界过密等离子体（ne = 1.8 - 3 nc）相互作用的观测结果。首次采用横向光学探测方法，显示了由初始速度> 10^6 ms-1的激光脉冲驱动的辐射压力钻孔所引起的前表面凹陷，以及由此产生的无碰撞冲击。无碰撞冲击波通过等离子体传播，消散成离子声孤立波，并最终成为碰撞，因为它进一步减慢。这些结论得到了PIC模拟的支持，表明初始演化是由无碰撞机制主导的。
2012-05-22 physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulation study of a lower-hybrid shock
利用粒子模拟方法研究了磁化高压等离子体在低压环境中的膨胀过程。磁场垂直于等离子体的膨胀方向，粒子之间的二元碰撞不存在。膨胀的等离子体变陡成准静电激波，由低杂波（LH）维持。双极电场指向膨胀方向，它与背景磁场一起引起电子的快速E交叉B漂移。漂移的电子改变了背景磁场，导致LH激波堆积。磁压梯度力加速了LH激波之前的环境离子，将环境等离子体和LH激波之间的相对速度降低到约为受冲击的LH波的相速度，将LH激波转化为非线性LH波。在磁化等离子体中，静电势的振荡比在其他条件相同的非磁化等离子体中具有更大的振幅和波长。漂移电子的能量损失导致LH激波比未磁化等离子体中的慢。
2016-09-12 physics.plasm-ph
Simulation of a collision-less planar electrostatic shock in a proton-electron plasma with a strong initial thermal pressure change
当激光脉冲烧蚀固体靶时，激光脉冲能量的局部沉积在等离子体中引入了高的热压力梯度。该激光加热的等离子体进入环境介质（电离的残余气体）的热膨胀触发无碰撞等离子体中的非线性结构的形成。在这里，一个电子质子等离子体建模与粒子在细胞（PIC）模拟再现等离子体膨胀的方面。在等离子体的热压力中引入跳跃，在该跳跃上，否则空间均匀的温度和密度以因子100变化。来自热等离子体的电子膨胀到冷等离子体中，并且电荷不平衡将冷电子束拖到热等离子体中。这种双层降低了电子温度梯度。与等离子体膨胀到真空中相比，低压等离子体的存在修改了质子动力学。热压力的突变发展成一次冲击。快速质子以束的形式从热等离子体运动到冷等离子体中，导致在电子和质子分布中形成相空间空穴。质子相空间空穴发展成使束热化的二次激波。
2009-11-26 physics.plasm-ph
Particle Velocity Distributions in Developing Magnetized Collisionless Shocks in Laser-Produced Plasmas
我们提出了第一个实验室观测的时间分辨的电子和离子的速度分布形成，磁化无碰撞冲击。利用探测激光束的汤姆逊散射观测了激光驱动的超音速活塞等离子体膨胀通过磁化环境等离子体的相互作用。从汤姆逊散射光谱，我们测量时间分辨的电子密度，温度和离子流速，以及空间分辨的磁场从质子照相。我们观察到的直接证据的清扫和加速周围的离子，磁场压缩，和随后的变形的活塞离子流，关键步骤在冲击波形成。甚至在冲击波完全形成之前，我们就观察到了与活塞离子堆积有关的强烈的密度压缩和电子加热。结果表明，实验室实验可以探测与无碰撞冲击有关的粒子速度分布，从而补充航天器飞行任务进行的类似测量。
2018-11-15 physics.plasm-ph
Experimental Study of Ion Heating in Obliquely Merging Hypersonic Plasma Jets
在这个实验中，我们测量离子温度演化的碰撞等离子体冲击和碰撞超音速等离子体流在一系列的物种（Ar，Kr，N2，N），马赫数，和碰撞。激波是通过等离子体射流驱动的磁惯性聚变（PJMIF）中离散等离子体射流的碰撞形成的。我们观察到近经典的离子冲击加热和离子-电子平衡，达到与碰撞冲击加热一致的峰值温度。我们还观察到的情况下，这种加热发生在一个光滑的合并结构，由于显着的等离子体射流的相互渗透密度梯度降低。在PJMIF内衬的应用中，我们发现，由于离子冲击加热的马赫数退化将可能不会显着在典型的全尺寸条件下提出，和一定程度的相互渗透可能是一个有吸引力的条件PJMIF和类似的方法，寻求形成统一的合并结构从离散的超音速等离子体射流。
2019-05-06 physics.plasm-ph
Dust ion-acoustic shocks in quantum dusty pair-ion plasmas
研究了尘埃离子声激波（DIAS）在四分量量子等离子体中的形成，四分量量子等离子体的成分是电子、正离子和负离子以及不动的带电尘埃颗粒。考虑了运动粘滞引起的耗散和电荷分离引起的色散以及玻姆势引起的量子隧穿效应。小振幅尘埃离子声波（DIAWs）的传播受Korteweg-de Vries-Burger（KDVB）方程控制，该方程不仅表现出振荡激波和单调激波，而且还依赖于量子参数H（电子等离子体激元与电子费米能量之比）和正负离子密度比。对于超过临界值的马赫数，可恢复大振幅定常激波。与小振幅激波不同，较小的粘性参数H和密度比可导致大振幅单调激波结构。这些结果对天体物理和激光等离子体研究具有重要意义。
2008-06-16 physics.plasm-ph
Density bump formation in a collisionless electrostatic shock wave in a laser-ablated plasma
实验观察到飞秒激光烧蚀铝箔时，在无碰撞静电冲击波的前端出现密度隆起。我们已经进行了数值模拟的动力学的这种现象的发展，同时产生的一个包的离子声波，暴露于一个持续流动的高能电子，在无碰撞等离子体。我们提出了所观察到的效果的物理解释，并表明，凸块由过境粒子，即，从致密的等离子体层的加速离子，和稀释的背景等离子体，由纳秒激光预脉冲在烧蚀过程中形成的离子。
2016-07-07 physics.plasm-ph
Kadomtsev-Petviashvili (KP) Burgers equation in dusty negative ion plasmas: Evolution of dust-ion acoustic shocks
研究了由电子、正负离子和带负电的静止尘埃颗粒组成的非磁化尘埃等离子体中尘埃离子声（DIA）孤波的非线性传播。从包含离子热压力和运动粘度的流体动力学方程组出发，采用标准的约化微扰方法，导出了控制DIA激波演化的Kadomtsev-Petviashivili Burgers（KPB）方程。得到了KPB方程的定态解，并分析了它在不同等离子体数密度、离子温度和质量下的性质。结果表明，从负势激波到正势激波的转变取决于等离子体中的负离子浓度和DIA波传播的稳定性。
2014-11-20 physics.plasm-ph
Experimental investigation of flow induced dust acoustic shock waves in a complex plasma
本文报道了在复杂等离子体中流动诱导的大振幅尘埃声激波（DASW）的实验观测。实验是在$Π$型直流辉光放电实验装置上进行的。通过调节泵送速度和进入装置的中性气体流来诱导粉尘流体的强超音速流。安装在阴极上的隔离铜线作为灰尘颗粒流动的潜在屏障。气体流量的突然变化被用来触发高速尘埃声冲击的发生，其动态被捕获的快速视频图片的演变结构。这些冲击的物理特性描绘通过参数扫描其动态特性的范围内的流速和潜在的山的高度。所观察到的冲击波的演变和它们的传播特性被发现比较以及基于修改后的Korteweg-de-Vries-Burgers型方程的模型数值结果。
2016-05-21 physics.plasm-ph
Nonlinear dynamics of large amplitude dust acoustic shocks and solitary pulses in dusty plasmas
我们提出了一个完全非线性理论的尘埃声（DA）冲击和DA孤立脉冲在强耦合的尘埃等离子体，这已被最近观察到的实验Heinrich等人。103，115002（2009）]，Teng等人[Phys.Rev.Lett. 103，245005（2009）]和Bandyopadhyay等人[Phys.Rev.Lett. 101，065006（2008）]。为此，我们使用一个广义的强耦合尘埃颗粒的流体动力学模型，占任意大振幅尘埃数密度压缩和潜在的分布与完全非线性非平稳DA波。我们的非线性模型的时间相关的数值解比较有利以及最近的实验工作（上述），已报告的形成大振幅非稳态DA冲击和DA孤波脉冲在低温尘埃等离子体放电。
2012-10-03 physics.plasm-ph
The structure of 3D collisional magnetized bow shocks in pulsed-power-driven plasma flow
我们调查三维弓形冲击高度碰撞磁化铝等离子体中，在烧蚀阶段产生的爆炸线阵列的MAGPIE设施（1.4 MA，240 ns）。从金属丝阵列烧蚀等离子体产生径向发散的超音速（$M_S \sim 7$）、具有冻结磁通量（$R_M \gg 1$）的超阿尔文（$M_A > 1$）磁化流。这些气流与放置在气流中的感应探头碰撞，感应探头既作为产生磁化弓形激波的障碍物，又作为平流磁场的诊断。沿两条正交视线的激光干涉法被用来测量线积分电子密度。由于等离子体的电阻扩散长度与探针的尺寸相当，磁场从激波前沿的离子流体中扩散出来，产生流体动力激波，其结构由音速马赫数决定，而不是流的磁声马赫数。使用电阻性磁流体动力学（MHD）代码MIGON进行的3D模拟证实了这一点，但低估了在实验弓形激波形状中观察到的各向异性，这表明非MHD机制可能对修改激波结构很重要。
2022-08-09 physics.plasm-ph
Laboratory-scale Perpendicular Collisionless Shock Generation and Ion Acceleration in Magnetized Head-on Colliding Plasmas
该研究通过大规模粒子网格模拟，在实验室尺度磁化对头碰撞等离子体中实现了垂直无碰撞激波的产生，观察到约四倍密度跃升、磁场放大30倍及离子幂律加速，为天体物理磁场放大与激波粒子加速提供了直接联系。
2024-05-23 physics.plasm-ph
