Physics of Weibel-mediated relativistic collisionless shocks
我们发展了一个全面的理论模型的相对论性无碰撞对冲击介导的电流的双折射不稳定性。我们显着的非惯性框架中，这种不稳定性是一个主要的磁性的特点，并描述在微观层面上的减速和加热的传入的背景等离子体通过其碰撞与电磁湍流的相互作用。我们的模型比较大规模的2D3V PIC模拟，并提供了一个重要的试金石等离子体系统的现象。
2019-07-25 astro-ph.HE physics.plasm-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
Saturation Level of Ion Weibel Instability and Isotropization Length Scale in Electron-Ion Weibel-Mediated Shocks
本研究通过理论和粒子模拟，揭示电子物理决定离子韦伯不稳定性产生的磁场饱和水平，并建立各向同性化长度模型，发现电子加热对超相对论激波形成至关重要，而典型星际介质中的非相对论激波并非纯韦伯介导。
2024-05-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Robustness of the filamentation instability as shock mediator in arbitrarily oriented magnetic field
定向不稳定性（有时也被称为“韦伯”）是许多天体物理场景中的关键过程。在伽马射线暴的火球模型中，这种不稳定性被认为是两个等离子体壳层碰撞形成无碰撞激波的媒介。长期以来人们已经知道，流动定向磁场可以完全消除这种不稳定性。我们在这里表明，在一般情况下，有一个角度之间的领域和流动，平行不稳定性永远不会稳定，无论磁场强度。该模型分析了两个对称逆流冷电子/质子等离子体壳层的稳定性。考虑了相对论效应，得到了各种精确的分析结果。这一结果保证了在满足冷近似的实际环境中不稳定性的发生。
2011-06-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Temperature-dependent Saturation of Weibel-type Instabilities in Counter-streaming Plasmas
我们提出了第一个2X2 V连续Vlasov-Maxwell模拟的互穿，非磁化等离子体，研究两个流，斜，和双折射模式之间的竞争在弱相对论制度。我们发现，后非线性饱和的最快增长的双流和斜模式，有效的温度各向异性，驱动电流丝形成通过长期的韦伯不稳定性，有很强的依赖于逆流等离子体的内部温度。有效的温度各向异性是显着减少在较冷的等离子体比在较热的，导致数量级较低的磁化较冷的等离子体。韦伯型不稳定性的能量转换效率对内部束流温度的强烈依赖关系，对确定它们对许多天体物理和实验室等离子体观测到的磁化的贡献具有影响。
2019-02-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Quasilinear interaction between Langmuir and Weibel turbulence in a beam-plasma system
本文提出一种准线性方法分析束流等离子体中双流与丝化动力学不稳定性的联合发展，数值研究表明 Langmuir 与 Weibel 湍流通过改变粒子速度分布相互显著影响彼此的演化、阻尼与饱和水平。
2025-04-26 physics.plasm-ph
Eigenmodes and growth rates of relativistic current filamentation instability in a collisional plasma
从理论上找到了碰撞区相对论性电流压缩不稳定性的本征模和增长率，并从自洽的束流-麦克斯韦方程组导出了广义色散关系。对于对称逆流、完全相对论性的电子流，电子和离子之间的碰撞耦合产生了振荡和波动的不稳定模式，这些模式在长波长扰动中很突出。在较强的碰撞制度，不断增长的振荡模式往往是占主导地位的所有波长。在无碰撞极限下，这些模式消失，同时保持另一个纯粹的增长模式，与标准的相对论韦伯模式完全一致。电子-电子碰撞和热扩散的影响降低了相对论性韦伯不稳定性的增长率。目前的电子束传输动力学机制对强激光脉冲与等离子体相互作用产生的均匀电子束的输运是必不可少的。
2003-12-25 astro-ph physics.plasm-ph
Non-linear collisionless damping of Weibel turbulence in relativistic blast waves
在弱磁化无碰撞冲击波的物理学中，韦伯/双折射不稳定性起着关键的作用。从高能天体物理学的角度来看，这种不稳定性也起着至关重要的作用，因为它在激波前兆中的发展使下游充满了小尺度的静磁湍流，这种湍流形成了超热粒子的加速和辐射过程。本工作讨论了相对论性无碰撞冲击波的韦伯产生的湍流下游的耗散的物理。它明确地计算与粒子轨迹的扩散性质相关的一阶非线性项。这些修正被发现系统地增加阻尼率，假设散射长度保持大于磁波动的相干长度。这种校正的相关性进行了讨论，在更广泛的天体物理学的角度来看，特别是关于物理学的外部相对论性冲击波的伽马射线暴。
2014-10-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Weibel instability-mediated collisionless shocks in laser-irradiated dense plasmas:Prevailing role of the electrons in the turbulence generation
本文采用粒子模拟方法研究了超高强度激光脉冲驱动下稠密等离子体中无碰撞湍流激波的产生。从线性分析中，我们强调了激光加热和返回电流电子在触发强烈的韦伯不稳定性中的关键作用，从而产生能够各向同性靶离子的磁湍流。
2015-02-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetized Current Filaments as a Source of Circularly Polarized Light
我们表明，韦伯或电流不稳定性可以导致圆偏振辐射的发射。使用粒子在细胞（PIC）模拟和辐射后处理的数值算法，我们证明了圆极化的水平增加与初始等离子体磁化强度，饱和在~13%时的磁化强度，由磁能密度的比例，以电子动能密度，大于0.05。此外，我们表明，这种效果需要一个离子电子质量比大于1。这些研究结果，这也可以在目前可用的实验室条件下进行测试，表明最近观察到的圆极化的伽马射线暴余辉可能是由于存在磁化电流丝驱动的韦伯或电流偏转不稳定性。
2018-12-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Robustness of the filamentation instability for asymmetric plasma shells collision in arbitrarily oriented magnetic field
当两个逆流等离子体壳层重叠时触发的双折射不稳定性似乎是产生无碰撞激波的主要机制。长期以来人们已经知道，流动对准的磁场可以完全抑制这种不稳定性。在最近的一篇论文[PHYSICS OF PLASMAS 18，080706（2011）]中，在二维中证明了对于两个冷的、对称的、相对论性碰撞的壳的情况，如果场不完全对准，则不会发生这种抵消。在这里，这个结果被扩展到两个不对称壳的情况。因此，取向不稳定性似乎是一种越来越强大的产生冲击的机制。
2013-10-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Quasi-nonlinear approach to the Weibel instability
天体物理学和高能量密度实验室等离子体通常具有由各种动力学流或各向异性驱动的不稳定性激发的大振幅，亚拉莫尔尺度的电磁波动。韦伯不稳定性是特别重要的，因为它可以迅速产生强磁场，即使在没有种子场的情况下。粒子在具有这种小尺度磁场的无碰撞等离子体中传播时，会发生类似于库仑碰撞的随机偏转，磁俯仰角扩散系数代表有效的“碰撞”频率。我们发现，这种效果的等离子体的“准碰撞”可以强烈影响的增长率和发展的韦伯不稳定性的深度非线性制度。这一结果对于理解伽马射线暴或超新星的无碰撞激波上游区域中宇宙射线驱动的湍流特别重要。我们证明，在上游产生的领域所造成的准碰撞抑制不稳定性略有下降，但永远不能完全关闭它。这证实了无碰撞前震自相似模型中的假设。
2017-05-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Enhanced Magnetic Field Amplification by Ion-Beam Weibel Instability in Weakly Magnetized Astrophysical Shocks
本文研究弱磁化激波中离子束韦贝尔不稳定性，发现背景磁场会显著影响其演化，并通过粒子模拟揭示磁化电子情形下存在类发电机磁场放大机制，最终引发自发磁重联，适用于年轻超新星遗迹激波。
2023-12-13 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
Robustness of the filamentation instability in arbitrarily oriented magnetic field: Full 3D calculation
在天体物理环境中，非碰撞激波被认为是产生伽玛射线暴和高能宇宙线的主要原因，而非碰撞激波的形成过程中，韦伯不稳定性起着关键作用。虽然人们早就知道，一个流动对齐的磁场可以完全淬火的不稳定性，它最近被证明在2D的冷态，这种抵消是可能的，当且仅当该字段是完美的对齐。在这里，这个结果最终扩展到3D几何体。对对称和非对称逆流相对论等离子体壳层进行了计算。在3D中检索2D结果：对于倾斜磁场，不稳定性永远无法完全消除。此外，最大增长率总是较大的波矢量躺在由流和斜场定义的计划。一方面，这对所产生的细丝的取向产生影响。另一方面，它证明了二维模拟的问题，可以执行而不会错过最不稳定的约束模式。
2014-01-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Characterization of the initial filamentation of a relativistic electron beam passing through a plasma
相对论性电子束通过返回等离子体流时产生的线性不稳定性常与波矢垂直于束流方向的平行模式有关，或与韦伯模式混淆。我们发现，这些模式可能是不相关的，在这件事上，并确定最不稳定的模式上的两个流/reconstruction分支作为reconstruction的主要触发器。这在非电阻初始阶段设定了特征性的横向和纵向双折射尺度。
2005-02-17 astro-ph physics.plasm-ph
Weibel-instability-mediated collisionless shocks in laboratory with ultraintense lasers
采用\emph{ab initio}多维粒子模拟方法，研究了实验室中强激光作用下非相对论性无碰撞激波的形成。微观物理背后的冲击形成和耗散，以及详细的冲击结构进行了分析，说明了韦伯不稳定性在产生强的次均质磁场，各向同性的传入流，并导致形成一个无碰撞的冲击，类似于发生在天体物理的情况下，起着至关重要的作用。在实验室中产生这种无碰撞冲击的可能性为直接研究与天体物理冲击有关的物理开辟了道路。
2012-04-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Detailed Analysis of Filamentary Structure in the Weibel Instability
我们提出了一个2D 3V动力学Vlasov模拟的韦伯不稳定性的结果。动力学Vlasov模拟使我们能够研究稀等离子体的速度分布，其中粒子之间的碰撞的影响可以忽略不计，并且具有计算的速度分布的精度不依赖于物理空间中每个点处的等离子体密度的优点。我们成功地再现了其他模拟中所显示的韦伯不稳定性的一些特征，如指数增长相、磁场强度饱和、非线性结构的形成以及细丝的合并等。特别地，我们着重研究了在磁场强度饱和后的丝的行为，发现在并合之前存在一种准平衡态。此外，还发现2D 3V Vlasov-Maxwell系统定态的解析解能再现准平衡态的一些主要特征，如磁场的位形和各点的速度分布.该解析表达式可以给出一个合理的模型，过渡层的碰撞激波的强磁场产生的韦伯不稳定性提供了一个有效的耗散过程，而不是粒子之间的碰撞。
2009-01-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Microphysics of Particle Reflection in Weibel-Mediated Shocks
通过PIC模拟追踪正负电子对等离子体激波中的测试粒子，研究了Weibel介导激波中粒子反射的微观物理机制，揭示了约1%粒子注入效率的成因并提出了预测高能粒子比例的模型。
2023-10-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle acceleration and radiation friction effects in the filamentation instability of pair plasmas
用粒子模拟方法研究了一维和二维两对逆流等离子体产生的双折射不稳定性的演化。考虑了辐射摩擦对粒子的影响。在磁场和电流密度均呈指数增长后，非线性准稳定相建立，其特征在于相反电流的细丝。在非线性阶段，粒子能谱的强烈加宽伴随着在其初始能量的两倍处形成峰而发生。提出了一个简单的峰形成理论。辐射损失的存在不会改变不稳定性的动力学，但会影响粒子光谱的结构。
2015-09-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Observation of magnetic field generation via the Weibel instability in interpenetrating plasma flows
等离子体流中的强磁场可以产生无碰撞冲击，因此在许多天体物理系统中很常见。韦伯不稳定性是产生足够强的场以产生无碰撞激波的一种候选机制。尽管韦伯不稳定性在天体物理系统中扮演着重要的角色，但在实验中观测韦伯不稳定性产生的磁场一直是一个挑战。使用质子探针直接成像电磁场，我们提出的证据，韦伯产生的磁场，生长在相反的，最初未磁化的等离子体流从激光驱动的实验室实验。三维粒子模拟表明，不稳定性有效地从等离子体流中提取能量，并且自生的磁能达到系统总能量的百分之几。这一结果表明，该实验平台适合于调查广泛的天体物理现象，包括超新星遗迹中无碰撞激波的形成、大规模磁场放大和伽马射线暴的辐射特征。
2015-03-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Interstellar Turbulent Magnetic Field Generation by Plasma Instabilities
在星际介质的典型条件下，估计了由韦伯型等离子体不稳定性产生的最大磁场强度。相关的动力学色散关系进行评估参数研究麦克斯韦和超热粒子分布表明，可以产生微高斯磁场。结果表明，取决于流速和等离子体温度，无论是纵向或横向的不稳定性将占主导地位。在存在环境磁场的情况下，典型地抑制了双流不稳定性，而保留了经典的韦伯不稳定性。
2013-06-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
PIC Simulations of the Temperature Anisotropy-Driven Weibel Instability: Analyzing the perpendicular mode
用二维粒子模拟方法研究了单电子热各向异性驱动的不稳定性。这种不稳定性是一个考虑的韦伯和它不同的光束驱动的平行不稳定性。模拟结果与解析理论的比较提供了类似的指数增长率的磁场在线性增长阶段的不稳定性。我们观察到，按照以前的作品的增长电场在饱和阶段的不稳定性。这个电场的某些分量不能用线性化理论来解释。基于单流体的理论被用来确定这种非线性电场的来源。它表明，磁应力张量，在一维几何形状中消失，是更重要的，在这个2维模型在这里使用。电场增大到一定幅度，对电子产生的力与磁场相当。模拟平面中每个磁场分量的峰值能量密度与先前的估计一致。涡电流的发展，这使得第三磁场分量的幅度增长，这在一维模拟中没有观察到。
2010-06-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Evolution of three-dimensional Relativistic Ion Weibel Instability: Competition with Kink Instability
在本文中，我们报告了我们最近的相对论韦伯不稳定性和它的非线性饱和进行数值模拟的无碰撞等离子体的发现。分析所得到的数值结果表明，韦伯不稳定性的非线性阶段可以描述的特征相的基础上的粒子和阿尔文极限电流的韦伯细丝的电流密度。基于能量原理分析了磁流体动力学（MHD）区的相对论性扭结不稳定性，发现在高达1000 $ω_{p,i}^{-1}$的磁流体动力学区，韦伯细丝不发生相对论性扭结不稳定性.这一发现使得相对论性韦伯不稳定性能够维持磁场，这种不稳定性足以成为MHD发电机的种子。
2019-04-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Counter-Streaming Beams in Collisionless Pair Plasma Instability Systems I: Evolution and Parameterization of the Weibel Instability
本文利用粒子模拟的谱分析和物理场演化，研究了Weibel不稳定性在不同初始反向流束参数下的演化过程，观察到次级不稳定性、电磁波激发及丝状合并现象。
2025-07-15 physics.plasm-ph
Kinetic Simulations of the Filamentation Instability in Pair Plasmas
本研究通过全动力学PIC模拟揭示非磁化成对等离子体中丝状不稳定性形成密度丝及波导式传播的机制，并估算并合时间尺度及其对FRB观测的影响。
2023-04-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonlinear Kinetic Dynamics of Magnetized Weibel Instability
动力学数值模拟的韦伯不稳定性的演变过程中的全非线性政权。形成强扭曲的电子分布函数，导致在它形成的强峰和它们对所产生的静电波的影响。
2010-08-12 physics.plasm-ph
Physics of relativistic collisionless shocks: The scattering center frame
在这一系列的第一篇论文致力于非磁化，相对论性无碰撞对冲击的微观物理，我们讨论的韦伯型横向电流偏转不稳定性（CFI）的物理发展的冲击前兆，通过一个超相对论性超热粒子束与背景等离子体的相互作用。我们特别介绍的概念“韦伯框架”，或散射中心框架，其中的微湍流主要是磁性的性质。我们计算这个框架的属性，首先使用动力学制剂的线性阶段的不稳定性，依赖于麦克斯韦-Jüttner分布函数，然后使用准静态模型的非线性阶段的不稳定性。这两种方法都表明：（i）韦伯坐标系相对于背景等离子体以亚相对论速度运动，因此相对于激波阵面以相对论速度运动;（ii）韦伯坐标系相对于背景等离子体的速度与$ξ_{\rm b}$成比例，即，的压力的超热粒子束的动量通量密度进入冲击的单位;及（iii），韦伯帧移动略低于背景等离子体相对于冲击波前。我们的理论结果被发现是在专用的大规模2D 3V PIC模拟进行的测量满意的协议。
2019-07-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Ion Weibel Instability in the hybrid framework: the optimal resolution
Columbia University（哥伦比亚大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；The University of Tokyo（东京大学）
研究等离子体混合框架中离子韦贝尔不稳定性在弱磁化区域的最优分辨率要求及验证方法，通过混合模拟和全粒子-细胞模拟对比，揭示了离子尺度不稳定性对韦贝尔磁场增长和饱和的影响。
2026-07-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
On the Filamentation Instability in Degenerate Relativistic Plasmas
利用动量方程、连续性方程和麦克斯韦方程组研究了强简并欠密等离子体中电磁（EM）束的偏转不稳定性。结果表明，无论是弱相对论简并等离子体还是强相对论简并等离子体，以及任意强振幅的电磁光束，都存在不稳定性。
2018-12-27 physics.plasm-ph
Quantum Weibel Instability
本文分析了Wigner-Maxwell模型描述的量子等离子体的韦伯不稳定性。对于适当的电磁势，Wigner-Maxwell系统被线性化，得到横向电磁波的一般色散关系。对于具有温度各向异性的双高斯平衡，导出的色散关系推广了经典的韦伯不稳定性方程。更详细的分析结果得到极端温度各向异性的情况下，并为三维水囊分布。在所有情况下，量子效应倾向于削弱或抑制不稳定性。应用程序进行了讨论，如白矮星和中子星，以及隧道电离等离子体与可控的垂直等离子体温度的致密天体物理对象。
2007-11-06 physics.plasm-ph
Particles trajectories in Weibel magnetic filaments with a flow-aligned magnetic field
为了形成韦伯激波，两个等离子体壳层必须碰撞并触发韦伯不稳定性。在饱和时，这种不稳定性在重叠区域中产生具有峰值场$B_f$的磁丝。在没有外部引导磁场的情况下，如果这些细丝的尺寸大于峰值场中入射粒子的拉莫尔半径，则它们可以阻挡入射流，从而引发激波形成。在这里，我们表明，这一结果仍然保持在外部磁场$B_0$的存在下，只要它不是太高。然而，对于$B_0 \gtrsim B_f/2$，无论粒子的初始速度如何，细丝都无法阻止任何粒子。
2016-07-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Weibel instability beyond bi-Maxwellian anisotropy
各向异性的速度分布函数的形状，超出严格的麦克斯韦的领域可以发挥重要的作用，在确定的韦伯不稳定性的演变，支配自生磁场的动态。对于非麦克斯韦分布函数，我们表明，最大增长率波矢的方向与形状的变化。我们研究了不同的激光等离子体相互作用模型分布，这表明它们的韦伯产生的磁场可能需要更仔细的审查超出二阶矩（温度）各向异性比表征。
2021-09-07 physics.plasm-ph
Magnetic Field Saturation of the Ion Weibel Instability in Interpenetrating Relativistic Plasmas
用从头算粒子模拟方法研究了离子Alfvén电流下的韦伯不稳定性随时间的演化和饱和。结果表明，当磁场能量维持在初始束流动能的1.5%时，三维空间中的离子韦伯电流可以演化为阿尔文电流.电流丝在饱和时不再是孤立的，而是相互连接形成网络结构。电子在细丝的聚结过程中被持续加热，这对于获得比2D模拟强得多的持续磁场至关重要。结果再次强调了在实验室、天体物理学和宇宙学的情况下，韦伯不稳定性在产生磁场方面的重要性。
2018-05-18 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.ins-det
Electrostatic and magnetic instabilities in the transition layer of a collisionless weakly relativistic pair shock
天体物理喷流的高能电磁辐射，如大质量恒星坍缩时发射的并触发伽马射线暴（GRB）的喷流，部分归因于相对论性内部冲击。激波是由逆流粒子束的不稳定性在无碰撞等离子体中介导的。只有当光束以相对论性的相对速度运动时，才能产生最快的位移不稳定性。在这里，我们用粒子单元（PIC）模拟两个冷对云在c/2（c：光速）速度下的碰撞。我们证明了双流不稳定性超过了这个速度的平行不稳定性，从而负责激波的形成。上游等离子体的准静电波的不完全热化允许其他不稳定性的增长。激波过渡层的形成，其中一个平行不稳定性调制的等离子体远上游的冲击。上游流入的等离子体逐渐加热的双流不稳定性更接近的冲击和压缩到预期的下游密度的韦伯不稳定性。由于后者产生的强磁场被限制在10个电子趋肤深度宽的层内。
2017-09-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Saturation of the asymmetric current filamentation instability under conditions relevant to relativistic shock precursors
通常在超音速等离子体流的逆流中出现的电流偏转不稳定性，以其将与各向异性动量分布相关的自由能转换成动力学尺度磁场的能力而闻名。这种不稳定性的饱和已被广泛研究的对称配置，其中相互渗透的等离子体共享相同的属性（速度，密度，温度）。然而，在许多物理环境中，最常见的配置是不对称等离子体流。例如，相对论性无碰撞冲击波的前身包括在冲击波前沿反射的热的、稀释的加速粒子束和冷的、密集的流入背景等离子体。为了确定适当的标准饱和在这种情况下，我们进行了大规模的二维粒子模拟逆流电子-正电子对和电子-离子等离子体。我们表明，在互穿对等离子体中，相关的标准是磁捕获的组件（光束或等离子体），进行较大的惯性的两个，即，不稳定增长突然放缓，一旦这些粒子的频率等于或超过不稳定的增长率。我们提出的饱和度的理论近似。这些发现仍然有效的电子-离子等离子体提供的电子和离子是接近均分的等离子体流的较大的惯性。我们的结果可以直接应用于相对论性弱磁化冲击波的物理，但它们也可以推广到其他情况下的研究。
2021-11-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
A pressure tensor description for the time-resonant Weibel instability
我们讨论了一个流体模型，包括完整的压力张量动力学的描述韦伯型不稳定性的逆流光束配置。与Sarrat等人2016年最近研究的情况不同，其中考虑了垂直于光束的扰动，这里我们只关注沿着光束传播的模式。这样的配置是负责两种不稳定性的增长，双流不稳定性和韦伯不稳定性，这在这种几何形状成为“时间共振”，即传播。这种流体描述与动力学描述一致，并且使得有可能例如识别非传播和传播韦伯模式之间的过渡，这已经由Lazar等人2009年证明为增长率的“斜坡破坏”，即两个非传播韦伯模式的合并。
2016-10-11 physics.plasm-ph
Pair filamentation and laser scattering in beam-driven QED cascades
本研究在束流驱动QED级联中观测到电子-正电子对等离子体的纵向丝化，指出其由激光有质动力而非双流或Weibel不稳定性引起，并表明该丝化会导致激光能量向大角度强烈散射，是集体QED等离子体动力学的标志。
2024-02-12 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Precursor Wave Emission Enhanced by Weibel Instability in Relativistic Shocks
本文研究了磁化相对论对等离子体中纯垂直激波的前驱波发射效率。我们扩展了我们以前的研究，包括上游磁场方向的依赖性。我们进行了二维的粒子-细胞模拟，并集中在两个磁场方向上：磁场在模拟平面中（即，平面内配置）并且垂直于模拟平面（即，平面外配置）。我们在平面内的模拟表明，不仅非常，而且普通模式波激发。我们量化的发射效率作为磁化参数$σ_e$的函数，并发现，大振幅的前驱波发射的$σ_e$的范围很广。我们发现，特别是在低$σ_e$，由韦伯不稳定性产生的磁场放大的普通模式波功率。的振幅是足够大的扰动上游等离子体，和横向密度细丝产生的情况下，在以前的研究中调查的平面外配置。我们证实了我们之前的结论成立，无论上游磁场方向相对于二维模拟平面。在此基础上，我们讨论了相对论激波的三维前驱波发射和尾场加速的可行性。
2018-03-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonlinear Kinetic Development of the Weibel Instability and the generation of electrostatic coherent structures
在二维速度空间中，用Vlasov程序研究了无碰撞等离子体中电子分布函数各向异性驱动的韦伯不稳定性的非线性演化.结果发现，这种不稳定性所产生的电磁场引起的电子在相空间中的分布函数的强烈变形，对应于高度膨胀的磁涡旋。最终，这些变形导致产生短波长朗缪尔模式，其形成对应于静电势跳跃的高度局部化的静电结构。
2010-08-13 physics.plasm-ph
Mach Number Dependence of Ion-scale Kinetic Instability at Collisionless Perpendicular Shock: Condition for Weibel-dominated Shock
本文采用线性理论和非线性粒子模拟方法研究了无碰撞激波下离子尺度动力学等离子体不稳定性。我们专注于阿尔文离子回旋（AIC），镜子，和韦伯不稳定性，这都是驱动不稳定的有效温度各向异性诱导的冲击反射离子在过渡层内的严格垂直冲击。我们进行线性色散分析与均匀等离子体模型来模拟激波过渡层，采用环形分布与有限的热扩散来代表反射离子的速度分布。我们发现，对于平行于环境磁场的波传播，在较低的阿尔文马赫数的AIC不稳定性倾向于过渡到韦伯不稳定性在较高的阿尔文马赫数。然而，不稳定性也强烈地受到声马赫数的影响。我们的结论是，在阿尔文和声音马赫数都超过$\sim 20{\rm -}40$的强激波的不稳定性可以被认为是韦伯的意义上，反射离子的行为基本上未磁化。二维PIC模拟证实了线性理论，并发现，与典型的年轻超新星遗迹冲击参数，环分布模型产生的背景磁场，这是小于以前的PIC模拟中观察到的韦伯为主的冲击的顺序的磁波动。这表明，回旋反射离子分布的假设可能不足以定量预测高马赫数冲击的动力学的非线性行为。
2021-07-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
On collisions driven negative energy waves and Weibel instability of a relativistic electron beam in a quasi-neutral plasma
提出了一个新的描述强流相对论束流通过电阻等离子体的韦伯不稳定性的准中性模型。它把电子束看作是运动的粒子，而周围的等离子体则看作是非相对论性的流体。对于有限温度梁，识别出一类新的负能量磁声波，它可以具有负能量。它们的增长，由于碰撞耗散在冷返回电流不稳定的束等离子体系统，即使是高的束温度。我们进行详细的二维和三维粒子在细胞（PIC）模拟的热束和碰撞等离子体。结果表明，在三维空间中，韦伯不稳定性仍然存在，即使是物理碰撞的背景等离子体。异常等离子体电阻率则是由双流不稳定性引起的。
2008-09-02 physics.plasm-ph
Weibel instability on weakly relativistic produced plasma by circular polarization microwave electric field
研究了圆极化微波电场产生弱相对论等离子体的过程。电子分布函数得到这种产生的等离子体，并表明它是非平衡和各向异性。结果表明，产生的等离子体沿传播方向加速，微波电场。该方向上的电子速度强烈地依赖于电离过程中的电子起源相位和微波电场相位及其幅度。得到了该等离子体的介电张量，并研究了该等离子体的韦伯不稳定性。
2004-07-30 physics.plasm-ph
Langmuir wave filamentation in the kinetic regime. I. Filamentation instability of Bernstein-Greene-Kruskal modes in multidimensional Vlasov simulations
动力学区域中的非线性朗缪尔波$kλ_D\gtrsim0.2$可能具有双折射不稳定性，其中$k$是波数，而$λ_D$是德拜长度。该不稳定性的非线性阶段发展为朗缪尔波的双折射，这又导致激光-等离子体相互作用实验中受激拉曼散射的饱和。在这里，我们研究了特定的家庭\cite{RoseRussellPOP2001}的Bernstein-Greene-Kruskal（BGK）模式\cite{BernsteinGreeneKruskal1957}，这是一个分支的线性朗缪尔波的平行不稳定性的线性阶段。执行直接$2+2D$ Vlasov-Poisson模拟的无碰撞等离子体，我们发现的电场作为BGK的振幅，波数和倾斜模式的波矢相对于BGK的波矢的角度的函数的斜模式的增长率。仿真结果进行了比较，理论预测。
2017-03-17 nlin.PS physics.plasm-ph
Radiation Pressure Driven Ion Weibel Instability and Collisionless Shocks
来自逆流等离子体流的韦伯不稳定性是天体物理中与无碰撞激波形成密切相关的基本过程。在这封信中，我们调查，通过二维和三维模拟，合适的配置的实验室调查的离子韦伯不稳定性（IWI）驱动的快速准中性等离子体流发射到目标通过辐射压力的超高强度（UHI）激光脉冲（“钻孔”过程）。在斜入射的S-偏振光的使用被认为是驱动IWI的最佳配置，因为它防止了在垂直入射时观察到的表面波纹的发展，这将导致强电子加热并有利于竞争不稳定性。IWI演变成无碰撞冲击的条件进行了研究。
2017-08-11 physics.plasm-ph
Langmuir wave filamentation instability
一个朗缪尔波（LW）模型的平衡是一致的受激拉曼散射优化，与哈密顿动力学和旋转不变性。线性不稳定性分析包括波动振幅和波动波数展开中的所有阶次。由此产生的LW调制不稳定性是非标准的：随着LW振幅的增加，不稳定的Δ k范围首先扩大，然后缩小到零。如果k λ D < 0.45，大振幅波模型动力学需要超衍射项，以免人为的小长度尺度变得不稳定。
2007-10-18 physics.plasm-ph
Interplay between the Weibel instability and the Biermann battery in realistic laser-solid interactions
一种新的设置允许的韦伯不稳定性和它的相互作用与比尔曼电池探测激光驱动的无碰撞等离子体。用从头算粒子模拟方法研究了短脉冲（$ \le ps$）强$(a_0 \ge 1)$激光脉冲与过密等离子体靶的相互作用，结果表明，在脉冲激光作用下，可观察到韦伯产生的磁场。只要梯度尺度长度比局部电子惯性长度大得多，这种场强就超过了通常在实验中占主导地位的比尔曼电池的场强;这可以通过在靶的前面仔细设置适当的梯度来实现，例如通过调谐主激光脉冲和预脉冲之间的延迟。
2019-07-24 physics.plasm-ph
Is the Weibel instability enhanced by the suprathermal populations, or not?
由于空间中普遍存在各向异性等离子体结构，韦伯型动力学不稳定性目前在各种天体物理学场景中被调用。韦伯不稳定性由温度各向异性驱动，温度各向异性通常由双轴分布函数（例如双麦克斯韦分布函数或广义双卡帕分布函数）建模。以前的研究仅限于双Kappa分布，并发现这种不稳定性在超热尾的存在下抑制。在本文中，它表明，韦伯增长率是相当更敏感的各向异性分布函数的形状。为了说明这种不稳定性的区别性质，引入了\emph{product-bi-Kappa distribution}，其优点是这种分布函数使得能够在两个方向上使用不同的谱指数值$κ_{\parallel} \ne κ_{\perp}$。的增长率和不稳定性阈值推导和对比与简单的双Kappa和双麦克斯韦。因此，虽然在饱和时达到的最大增长率被发现是更高的，阈值大幅降低，使各向异性产品双卡帕（小卡帕）非常容易受到韦伯不稳定性。这种效应也可能引起温度或温度各向异性的问题，似乎不是这种不稳定性的自由能的唯一来源，这些概念的定义，这种卡帕分布可能必须重新考虑。
2010-04-15 physics.plasm-ph
Influence of non-linearity of medium on the laser induced filamentation instability in magnetized plasma
本文研究了介质非线性对强激光脉冲与磁化等离子体相互作用过程中磁化不稳定性增长率的影响。介质的非线性（克尔非线性）是决定不稳定性增长速率的重要因素。通过外加磁场和激光强度的变化，可以调节薄膜的取向生长速率对克尔非线性系数的敏感性。
2018-02-18 physics.optics physics.plasm-ph
Weibel Instabilities in Dense Quantum Plasmas
研究了非磁化等离子体中韦伯不稳定性的量子效应。我们的分析表明，量子效应倾向于稳定流体动力学区域中的韦伯不稳定性，而它在动力学区域中产生新的振荡不稳定性。揭示了一种与朗道阻尼相关的新效应--量子阻尼.新的量子韦伯不稳定性可能是负责在紧凑的天体物理物体以及在即将到来的强激光固体密度等离子体实验的非稳态磁场的产生。
2007-12-18 astro-ph physics.plasm-ph
Mapping the self-generated magnetic fields due to thermal Weibel instability
在空间和实验室等离子体中，具有温度各向异性的韦伯型不稳定性都能自发产生和放大磁场。电子韦伯不稳定性通常被证明比其离子对应物更难测量，因为电子的惯性小得多，导致更快的生长速率和更小的特征波长。在这里，我们探讨了由于电子韦伯不稳定性的磁场分量和电流密度的二维分布的演变，在$\rm CO_2$电离的氢气（等离子体）与皮秒分辨率使用相对论电子束。我们发现，波数谱的磁场最初是广泛的，但最终收缩到一个狭窄的频谱占主导地位的准单模。测得的$k$ -解决增长率的不稳定性验证动力学理论。同时，微观等离子体电流的自组织被观察到放大电流调制幅度，其将等离子体热能的高达$\sim 1\%$转换成磁能。
2022-04-08 physics.plasm-ph
Filamentation instability in a quantum magnetized plasma
利用冷量子磁流体力学模型研究了非相对论电子束通过量子磁化等离子体时产生的偏转不稳定性。证明了当且仅当存在有限磁场时，量子效应可以完全抑制不稳定性。一个无量纲的参数被确定的措施的强度的量子效应。强量子效应允许比经典状态小得多的磁场来抑制不稳定性。
2008-01-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
The Weibel Instability inside the Electron-Positron Harris Sheet
最近的电子-正电子重联的全粒子模拟表明，韦伯不稳定性在控制电流层的动力学和维持快速重联中起着积极的作用。一个四束模型的发展，探讨不稳定性的发展在一个狭窄的电流层特性的重联。问题归结为两个耦合的二阶微分方程，其增长的本征模通过渐近近似和有限差分方法得到。全粒子模拟证实了线性理论，并有助于探索非线性发展的不稳定性。重联流出射流中的电流层加宽与高速流动粒子在韦伯产生的平面外磁场中的散射有关。
2009-01-29 physics.plasm-ph physics.space-ph
The effects of collisions on the generation and suppression of temperature anisotropies and the Weibel instability
膨胀的等离子体与非平行的温度和密度梯度，并通过Biermann电池产生磁场的建模使用粒子在细胞模拟，包括碰撞效应，通过蒙特卡罗方法。的碰撞程度的缩放表明，可以产生的各向异性，驱动的韦伯不稳定性，梯度尺度短于平均自由程。对于较大的碰撞率，比尔曼电池占主导地位的磁场产生的原因。当能量最大的粒子保持无碰撞时，能斯特效应会导致比尔曼场被热通量拖曳，堆积并增强。
2020-04-28 physics.plasm-ph
