The analytical solution of the problem on plasma oscillations in half-space with diffusion boundary conditions
本文用解析法求解了半空间中具有扩散边界条件的电子气任意退化程度的电子等离子体行为（振荡）的边界问题。采用BGK（Bhatnagar，Gross，Krook）型碰撞积分的Vlasov-Boltzmann动力学方程和电场的Maxwell方程。得到了等离子体中电子和电场的分布函数在初始方程组本征解下的展开形式。这些扩展的系数被发现的边界条件。
2017-01-04 physics.plasm-ph
Surface waves on a quantum plasma half-space
表面模是真空-等离子体界面附近的自由电子的电磁/静电耦合激发，并且可以在足够密集的等离子体半空间上激发。它们沿着表面平面传播，并在边界的两侧衰减。在电子信号传输或某些天体物理应用中感兴趣的这种稠密等离子体模型中，电子的动力学必然受到量子效应的影响。利用量子流体力学和Maxwell-Poison方程，导出了量子电子等离子体半空间中表面波的色散关系。QHD包括涉及费米电子温度和量子玻姆势的量子力。研究发现，在室温下，量子效应主要与金等离子体中的静电表面等离子体波有关。
2007-11-15 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Half Spectral, an Another General Method for Linear Plasma Simulation
线性（波动和不稳定）问题的计算方法有两种：特征值（频散关系）求解法和初值求解法。实际上，我们可以引入一种将它们结合起来的想法，即，我们保持时间导数dt项（以及如果有其它项，例如，动力学dv项），但是将线性空间导数dx项变换为ik，这然后可以减小计算维度。例如，大多数（流体和动力学）正常模式的问题，可以减少处理繁琐的偏微分方程，以处理简单的常微分方程。文中给出了MHD波、冷等离子体波和动力学朗道阻尼的例子，表明这种方法非常简单，甚至可能是模拟它们的最简单的方法。我不知道这个想法是不是新的，但它似乎很有趣，也很有用。所以，我选择公开。）
2012-11-26 physics.plasm-ph
Cascaded Generation of a Sub-10-Attosecond Half-Cycle Pulse
具有半周期电场的亚10阿秒脉冲提供了在原子时间尺度内检测和操纵电子的特殊选择。然而，这种脉冲的可用性仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一种方法来产生孤立的亚10阿秒半周期脉冲的基础上自然发生在等离子体中的级联过程。首先用单周飞秒脉冲激发中等过密等离子体产生100秒阿秒脉冲。之后，产生的阿秒脉冲级联产生一个亚10阿秒半周期脉冲的传输方向单极扰动纳米薄的相对论电子片自然形成的等离子体。二维粒子模拟表明，可以产生持续时间为8.3阿秒的孤立半周脉冲。除了单周期驱动脉冲外，这种方案也可以通过预先用相对论等离子体透镜对脉冲进行整形而用商业100 TW 25 fs驱动激光器来实现。
2020-10-14 physics.optics physics.plasm-ph
Scalings and Plasma Profile Parameterisation of ASDEX High Density Ohmic Discharges
对来自ASDEX实验的高密度（$.3 < \bar{n}/10^{20}{\rm m^{-3}} < .8$）、低$q_a$（$1.9<q_a<3.4$）、欧姆放电进行统计学分析。体积参数定标和参数化的温度和密度分布形状。假设$T_i=T_e$，总等离子体动能的比例为$\bar{n}^{\ .54\pm .01} {I_p}^{.90\pm .04 } $，几乎与$B_t$无关。电子温度分布峰值因子的尺度为${T_0^{3/2}/<T^{3/2}>} = .94(\pm.04){q_a}^{1.07\pm.04}$，与经典电阻平衡假设非常一致。在等离子体的内半部分，温度和密度的反向下降长度对$q_a$有很强的依赖性，温度依赖性更明显。在半半径外，$q_a$依赖性消失，但密度分布随着等离子体电流的增加而在边缘附近变宽。
2018-03-28 physics.plasm-ph
Excitation of $^{229}$Th nuclei in laser plasma: the energy and half-life of the low-lying isomeric state
本文介绍了$^{229}$ Th核低能同质异能态的实验研究结果。这项工作由几个阶段组成。在第一阶段，激光脉冲在含$^{229}$ Th的靶面上形成等离子体，在等离子体中，$^{229}$ Th核被逆内转换激发到低位同质异能态能级。然后，通过外部电场从等离子体中提取具有激发核的钍离子，并将其注入到在硅衬底上生长的薄SiO $_2$膜（其为具有约9 eV带隙的介电材料）中。在第二阶段，用电子能谱的一般方法记录了硅基片的光子-电子发射后同质异能核的γ衰变。用电子取代光子配准使我们能够将所需信号增加几个数量级，并检测到$^{229}$ Th核衰变。在第三阶段，从标准的真空紫外源获得的电子光谱，允许确定光子的能量。为了证明探测信号是由同分异构的$^{229}$ Th核衰变引起的，进行了一系列实验。电子能谱分析结果表明：核跃迁的能量为$E_{\text{is}}=7.1(^{+0.1}_{-0.2})$ ~eV，真空裸核中同质异能态能级的半衰期为$T_{1/2}=1880\pm170$ ~s，同质异能态核跃迁的约化几率为$B_{\text{W.u.}}(M1;3/2^+\rightarrow 5/2^+)=(3.3\pm0.3)\times10^{-2}$。
2018-04-01 nucl-ex nucl-th physics.optics
Investigation of Space-Time Structure of the Discharge with an Electrolytic Anode and Face-Type, Air Half-Space Directed Cathode (Gatchina's Discharge)
尽管球形闪电模型的能力有限，但放电的化学活性尘埃等离子体是一个非常有趣的物理对象。Gatchina的放电为研究尘埃-气体火球提供了可能性，它代表了一个复杂的非稳态过程，将相对长寿的高焓微观状态的产生和破坏与非理想尘埃等离子体和气体动力学形式相结合，导致出现球形发光物体。在目前的工作中，我们研究了空间结构的放电及其动力学的帮助下，电气和光学测量。
2008-04-07 physics.plasm-ph
Crystallization of classical multi-component plasmas
本文发展了一种计算经典、理想、多组分等离子体中液-固相变平衡性质的方法。我们的方法是一个半解析计算，依赖于扩展的精确拟合公式可用于一个，两个和三个组件的等离子体的情况下，与任意数量的组件的等离子体。我们将我们的结果与Horowitz，Berry和Brown（Phys. Rev. E，75，066101，2007）的结果进行了比较，他们使用分子动力学模拟来研究与吸积中子星的海洋-地壳边界相关的17种混合物的化学性质，在该点上，一半的混合物已经固化。考虑到与Horowitz等人相同的初始组成，我们能够以良好的精度再现半冰点下的液体和固体成分;我们发现大多数物种的丰度在模拟值的10%以内。我们的方法允许复杂的混合物的相图进行探索比可能的数值模拟更彻底。我们简要地讨论了吸积中子星的液固边界的性质的影响。
2010-02-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Turbulent Reconnection in Relativistic Plasmas And Effects of Compressibility
本文利用三维相对论电阻磁流体力学模拟研究了湍流对相对论等离子体中磁重联的影响。我们发现，由于湍流效应类似于非相对论的情况下，重新连接率成为独立的等离子体电阻率。我们还发现可压缩湍流效应修正了非相对论不可压缩等离子体中预测的湍流重联率;当注入速度接近Alfvén速度时，重联率饱和甚至衰减。结果表明，当Alfvén马赫数达到约$0.3$时，当可压缩分量变为不可压缩模式的一半时，可压缩性不容忽视。所获得的最大重连率约为$0.05$至$0.1$，如果注入规模与片材长度相当，则其将能够达到约$0.1$至$0.2$。
2015-10-23 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Shielding of a moving test charge in a quantum plasma
利用Lindhard介电函数研究了单组分完全简并费米子等离子体中运动试探电荷的线性化势。我们发现，这种运动大大增强了电荷后面的弗里德尔振荡，特别是当速度大于费米速度的一半时，振幅的渐近行为从1/r^3变为1/r^2.5。在没有量子反冲（隧穿）的情况下，电势降低到类似于经典麦克斯韦等离子体中的形式，不同之处在于，在速度大于费米速度的电荷后面的等离子体振荡不是朗道阻尼的。
2010-08-31 physics.plasm-ph
Friedel oscillations in quantum degenerate collisional plasma. Screening of point charge
首次研究了碰撞对量子简并碰撞等离子体（T=0）中Friedel振荡的影响。结果表明，等离子体中碰撞的存在导致Friedel振荡的振幅和相移呈指数衰减。在线性近似下，相移等于费米波数与电子自由程乘积的倒数的一半。使用了作者发现的量子碰撞等离子体纵向介电磁导率的正确表达式（参见arxiv：1001.3937 [math-ph] 2010年1月22日）。
2010-08-30 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Surface plasmons in a semi-bounded massless Dirac plasma
无质量狄拉克等离子体中表面等离子体激元的集体激发（例如，石墨烯）半空间（由空气约束）的研究使用相对论量子流体模型。这种表面波的独特功能进行了讨论，并与费米等离子体中的那些相比。研究发现，与费米等离子体不同，无质量狄拉克等离子体中的长波长表面等离子体频率$(ω)$明显是非经典的，即，$ω\propto1/\sqrt{\hbar}$，其中$h=2π\hbar$是普朗克常数。在无质量狄拉克等离子体和费米等离子体中，表面等离子体频率除了有一些明显的相似之处外，还发现并讨论了一些显著的差异。我们的研究结果阐明了表面等离子体激元的性质，可能在简并等离子体中传播的相对论和量子效应发挥了至关重要的作用。
2018-05-20 physics.plasm-ph
Energetic spin-polarized proton beams from two-stage coherent acceleration in laser-driven plasma
我们提出了一个方案来克服自旋极化离子加速中极化损失的巨大挑战。当拍瓦级激光脉冲穿透由双层平板和预极化卤化氢气体组成的复合等离子体靶时，激光驱动的等离子体在靶中产生了一个强的准静态纵向电场。该场具有变化的漂移速度，通过两阶段相干加速过程有效地提升预极化质子。它的优点是不仅能获得高能量的束流，而且能消除加速质子的不希望的极化损失。我们通过哈密顿量分析研究了质子动力学，特别是推导了触发两级相干加速的阈值。为了证实理论预测，我们进行了三维PIC模拟，其中前所未有的质子束的能量接近半GeV和极化比$\sim$ 94\%。
2020-11-20 physics.acc-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
Plasmons and polaritons in a semi-infinite plasma and a plasma slab
等离子体激元和极化激元模式，推导出一个理想的半无限（半空间）等离子体和一个理想的等离子体板通过使用一个通用的，统一的程序，基于运动方程，麦克斯韦方程组和适当的边界条件。已知的结果重新获得更直接的方式和新的推导。该方法包括通过移动粒子（电子）位置处的位移场来表示电荷扰动。计算了介电响应和电子能量损失。表面对能量损失的贡献在表面附近的瞬态区域表现出振荡行为。通过使用延迟的电磁势来处理电磁波在这些等离子体中的传播。求解所得积分方程，计算反射波和折射波以及反射系数。对于平板，我们还计算了透射波和透射系数。从而得到了任意入射角和偏振态下的广义菲涅耳关系。体和表面等离子体极化激元模式被确定。众所周知，等离子体内部的场要么是衰减的（渐逝的）要么是传播的（透明区），并且半无限等离子体的反射系数在从传播区到衰减区时表现出突然的增强（全反射）。同样，除了特征振荡，反射和透射系数的等离子体板表现出明显的增强阻尼制度。
2009-04-17 physics.optics physics.plasm-ph
Kinetic Simulation of the Ideal Multipole Resonance Probe
有源等离子体共振光谱（APRS）是一种工艺兼容的等离子体诊断方法，它利用等离子体的自然能力，共振或附近的电子等离子体频率。多极共振探针（MRP）是APRS的一种特殊设计，具有高度的几何和电对称性。MRP的原理可以根据理想化的几何形状来描述，该几何形状特别适合于理论研究。在几Pa或更低的压力范围内，动力学效应变得重要，这是Drude模型无法预测的。因此，本文建立了理想MRP与等离子体相互作用的动力学模型。该方案揭示了等离子体的动力学行为，能够解释动力学效应对共振结构的影响。类似于粒子在细胞中，光谱动力学方法迭代地确定在每个粒子位置的电场，然而，不采用任何数值网格。优化后的分析模型保证了仿真的高效性。最后，本文的工作有望弥补Drude模型的局限性，特别是在确定由动力学效应引起的纯无碰撞阻尼方面。提出了由半宽确定电子温度的公式。
2021-11-25 physics.plasm-ph
The effect of a longitudinal density gradient on electron plasma wake field acceleration
本文采用三维粒子模拟方法，对吹出区电子等离子体尾流场的加速过程进行了全电磁场模拟。早期的结果扩展（i）研究纵向密度梯度的影响;（ii）避免使用共同移动的模拟箱;（iii）列入离子运动;（iv）研究完全电磁等离子体尾场。将驱动电子束团和拖尾电子束团注入到10 cm以上的正密度梯度的锂蒸气等离子体中，与均匀密度的情况相比，空间上更紧凑，电场大3倍（$-6.4 \times 10^{10}$ V/m），导致尾束加速到24.4 GeV（从初始20.4 GeV开始），从引导到尾束的能量转移效率为75%。在均匀密度的情况下，产生$-2.5 \times 10^{10}$ V/m尾流，导致尾束加速到22.4 GeV，能量转移效率为65%。它还建立了电子束注入到一个负的密度梯度的10倍下降超过10厘米长的等离子体的密度，结果在空间上更分散和2.5更小的电场（$-1.0 \times 10^{10}$ V/m），导致较弱的加速拖尾聚束高达21.4 GeV，与能量转移效率为45%。考虑到离子运动，在等离子体尾流中，离子数密度可以增加到背景值的几倍以上。结果还表明，等离子体尾流中的横向电磁场与纵向（静电）电磁场具有相同的量级。
2019-04-30 physics.plasm-ph
Investigating the effects of electron bounce-cyclotron resonance on plasma dynamics in capacitive discharges operated in the presence of a weak transverse magnetic field
最近，S Patil等人报道了当在平行于其电极施加的弱外部磁场存在下由非常高的射频（60 MHz）源驱动低压（5 mTorr）电容耦合放电（CCP）时存在增强的操作状态。他们的Particle-in-Cell（PIC）模拟表明，当电子回旋频率等于给定固定电压的所施加RF频率的一半时，可以在电极处实现显著更高的体等离子体密度和离子通量。在目前的工作中，我们需要详细了解这种现象，并进一步描绘这种“电子反弹回旋共振（EBCR）”的电子和离子动力学系统的效果。我们发现在共振条件下，电离碰撞率和随机加热最大。电子能量分布函数还表明，对于EBCR最大的情况，尾端电子的布居最高。在较低的施加磁场值下，也可以看到体等离子体区域中电场瞬变的形成。最后，我们证明了EBCR诱导效应是一个低压现象，随着中性气体压力的增加而减弱。这种效果的潜在效用，以提高CCP设备的操作性能，用于工业目的进行了讨论。
2022-04-12 physics.plasm-ph
Effect of detachment on Magnum-PSI ELM-like pulses: I. Direct observations and qualitative results
本研究在Magnum-PSI装置中复现托卡马克偏滤器条件，通过增加中性气压实现靶脱离，发现高气压可使类ELM脉冲能量在体积内完全耗散，并划分出ELM能量耗散的三个阶段。
2024-04-30 physics.plasm-ph
Surface spin-electron acoustic waves in magnetically ordered metals
简并等离子体与静止的离子表明存在三个表面波：朗缪尔波，电磁波，和零声。将分离自旋演化量子流体力学应用于半空间等离子体，证明了表面自旋电子声波（SSEAW）的存在。我们研究了SSEAW的色散。我们发现，在相当小的自旋极化表面朗缪尔波和SSEAW之间的杂交。在杂交区域中，分散分支彼此靠近。在这个区域，这些波之间存在强相互作用，导致能量交换。因此，产生频率接近杂化区的朗缪尔波，就可以产生SSEAWs。因此，我们报告了一种创建SEAWs的方法。
2015-12-25 physics.plasm-ph
Pressure anisotropy and viscous heating in weakly collisional plasma turbulence
本文利用基于漂移动理学的简化流体模型研究弱碰撞阿尔芬湍流中的压强各向异性效应，发现黏性加热耗散四分之一到二分之一的级联功率且对等离子体β和离子-电子温度比不敏感，并提出“磁不可变性”机制将黏性加热限制在强迫尺度附近，结果与混合动理学模拟吻合良好。
2023-07-07 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
On the explosive phase of the tearing mode in double current sheet plasmas: effect of the equilibrium magnetic configuration on the onset threshold and growth rate
在二维笛卡尔几何中，在约化电阻磁流体力学（MHD）框架下研究了与双流片系统撕裂不稳定性相关的磁重联.采用自适应有限元FINMHD程序对爆炸非线性阶段进行了研究。临界纵横比，即定义为最小的$L/x_s$比（与$L$和$x_s$是周期性系统的长度和两个电流层之间的半距离分别）后的线性和早期非线性饱和阶段的非线性失稳，得到。后者的阈值是独立的所选择的初始平衡（双哈里斯样的磁剖面）和电阻率的细节。它的值被证明是$4.7$，这是接近和略小于顺序的值$5$推导出在以前的研究中使用一个更具体的平衡配置。的动能（$E_K$）的时间依赖性被证明遵循双指数定律，$E_K \propto \exp \ [e^{(γ^* t)} ]$，伪增长率$γ^* \simeq 0.1 \ t_A^ {-1}$（$t_A$是特征阿尔文时间），这是再次独立的配置和电阻率。该机制提供了一个可能的解释爆炸性磁能释放的突然发生在快速阿尔文时间尺度上的破坏性事件的天体物理等离子体与预先存在的双电流片，如在太阳日冕。
2021-07-28 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
