Electric field generation by the electron beam filamentation instability: Filament size effects
对电子束的反向传播不稳定性（FI）进行了建模，在一个空间维度的粒子模拟和高统计等离子体表示。模拟方向与束流速度矢量正交。两束电子束在初始时具有相等的密度、温度和它们的非相对论性平均速度的模量。在这种情况下，FI是电磁的。先前对小灯丝的研究表明，磁压梯度力（MPGF）导致非线性驱动的静电场。热压力梯度对力平衡的贡献可能很小，这意味着静电场围绕背景电场进行无阻尼振荡。在这里，我们考虑较大的细丝，当它们饱和时达到更强的静电势。电子加热增强，形成静电电子相空间空穴。几个与大灯丝同时生长的小灯丝的竞争也扰乱了静电场和磁场之间的平衡。振荡被阻尼，但最终的电场振幅仍由MPGF确定。
2009-11-09 physics.plasm-ph
One-dimensional particle simulation of the filamentation instability: electrostatic field driven by the magnetic pressure gradient force
用粒子模拟方法模拟了两束反向传播的等密度冷电子束。在一维空间中研究了电子束偏转不稳定性，这是准平面灯丝边界的近似。它被证实，由静电场，它的发展过程中的非线性阶段的不稳定性，施加在电子上的力，振荡的平均值，等于磁压梯度力。由于静电和磁场作用在电子上的力具有相似的强度。静电场在接近每个细丝的稳定平衡时减小约束力，并且在远离稳定平衡时增大约束力，从而限制峰值密度。限制时间平均总电位允许电流丝与相反的流动方向重叠。
2009-06-10 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Electrostatic Bursts Generated by the Ion-Ion Acoustic Instability with Solar Wind Plasma Parameters
本研究针对帕克太阳探测器观测到的太阳风离子声波静电爆发现象，通过线性动理学理论分析与一维模拟，验证离子-离子声不稳定性的产生条件与演化特征，为相关观测提供理论解释。
2024-07-15 physics.plasm-ph
Structure-preserving geometric particle-in-cell algorithm suppresses finite-grid instability -- Comment on "Finite grid instability and spectral fidelity of the electrostatic Particle-In-Cell algorithm'' by Huang et al
Huang等人最近的一篇论文[Computer Physics Communications 207，123（2016）]彻底分析了标准Particle-In-Cell（PIC）方法的有限网格不稳定性（FGI）和光谱保真度。数值实验验证了能量守恒和动量守恒两种PIC方法的FGI。本文还建议进行类似的数值试验，以测试新开发的结构保持几何（SPG）-PIC算法。本文给出了数值实验的结果，表明SPG-PIC算法能够有效地抑制FGI。
2019-04-01 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Electrostatic and electromagnetic instabilities associated with electrostatic shocks: two-dimensional particle-in-cell simulation
本文采用二维电磁粒子模拟方法研究了相对高速（~3000 km/s^-1）等离子体流中的静电无碰撞激波，以及激波周围可能产生的静电和电磁不稳定性对激波动力学的影响。结果表明，静电离子-离子不稳定性可以发展在前面的冲击，在那里的等离子体是在逆流条件下，具有高度倾斜的波矢，如前所述。由静电离子-离子不稳定性产生的静电势斜向激波表面传播，变得与激波势相当，最终激波结构被破坏。结果还表明，在激波前，束-韦伯不稳定性也逐渐增强，从而表明束-韦伯不稳定性产生的磁场在激波的长期演化中起重要作用，并且在静电激波消失后很长时间内，韦伯介导的激波才形成。还观察到，二次静电冲击形成在初级静电冲击前面的反射离子中。
2010-03-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electrostatic stability of electron-positron plasmas in dipole geometry
在点偶极和Z箍缩偶极几何极限下研究了正负电子等离子体的静电稳定性。推导并求解了亚反弹频率不稳定性的动力学色散关系。对于零德拜长度的情况下，稳定性图被发现表现出奇异行为。然而，当德拜长度为非零时，流体模式出现，这解决了所观察到的奇异性，并且还表明温度和密度梯度都可以驱动不稳定性。结果表明，确定参数空间中的稳定边界需要一个有限的德拜长度。朗道阻尼研究尺度充分小于德拜长度，不稳定的情况下。
2017-11-21 physics.plasm-ph
Suppression and excitation condition of collision on instabilities of electrostatic plasmas
本文通过Vlasov-Poisson模拟发现，碰撞不仅能抑制双流不稳定性，还能在冷束理论禁戒速度范围内激发不稳定性，并划分了抑制、过渡、激发和禁戒区域，扩展了对碰撞效应的理解。
2024-07-10 physics.plasm-ph
Solar wind driven electrostatic instabilities with generalized r,q distribution function
本文采用Boltzmann-Vlasov动力学模型，考虑平顶非麦克斯韦分布的电子和离子，研究了速度幂律能量尾（广义r，q分布），太阳风等离子体流驱动下的无电流静电不稳定性，即离子声不稳定性。不稳定性阈值受到影响，并取决于光谱指数r和q。发现增长率随谱指数的减小而增大。此外，还利用广义r，q分布函数讨论了三组分电子-离子-尘埃等离子体的动力学不稳定性。当太阳风在星际尘埃存在的情况下流过彗星等离子体并激发静电不稳定性时，这种情况是有趣的。在波的相速度大于和小于尘埃粒子的热速度的限制下，分析计算了尘埃声学模式的色散特性和增长率，并绘制了不同值的光谱指数。
2017-11-27 physics.plasm-ph
Three modes of the shear-flow-driven ion cyclotron instability
研究了磁场取向剪切等离子体流中静电剪切流驱动的离子回旋不稳定性。结果表明，剪切流驱动的静电离子回旋不稳定性可以看作是离子动力学、离子流体动力学和电子动力学三种不同的不稳定性的组合。这些不稳定性中的每一个在沿着磁场的不同波长范围中占主导地位。线性化色散方程求解的限制内的长波和短波沿磁场的电子和离子的影响，分别占主导地位的发展，这些不稳定性。得到了耦合磁场中流速切变和波数的失稳激励的一般判据。
2011-01-14 physics.plasm-ph
Modulational instability and nonlinear evolution of two-dimensional electrostatic wave packets in ultra-relativistic degenerate dense plasmas
研究了超相对论（UR）简并稠密电子-离子等离子体中静电波包的非线性传播，其动力学过程由非局域二维非线性类薛定谔方程控制.然后利用耦合方程组研究了均匀波列对多维形式的微扰的调制不稳定性。得到了MI的条件，并证明了与简并电子UR压力相关的无量纲参数$β\proptoλ_C n_0^{1/3}$（$λ_C$是约化康普顿波长，$n_0$是粒子数密度）使$n_{0}\sim10^{30}$ cm $^{-3}$处的稳定（不稳定）区域向更高密度处的不稳定（稳定）区域（即$n_{0}\gtrsim7\times10^{33}$）移动.研究还发现，$n_{0}$的值越高，调制波数越低时截止MI的增长率越低。此外，数值研究了波包的动力学演化。我们表明，它们要么分散或爆破在有限的时间内，当波的作用是低于或高于阈值。这些结果对于理解UR简并致密等离子体中调制波包的性质及其多维演化，例如白矮星{和/或}前超新星恒星内部的调制波包的性质具有重要意义.
2011-03-18 physics.plasm-ph
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
The nonmodal kinetic theory for the electrostatic instabilities of a plasma with a sheared Hall current
发展了以剪切模方法或所谓的非模方法为基础的霍尔电流驱动的剪切电流速度不稳定性的动力学理论。发展的理论预测，在霍尔等离子体与非均匀电场，单独的空间傅立叶模式的扰动是确定的框架对流等离子体组件之一。由于霍尔等离子体中的离子流和电子流的不同剪切，该模式被第二分量感知为具有随时间变化的波数的多普勒频移连续剪切模式。由于这种效应，等离子体组分的相互作用形成了非模态的时间相关过程，这应该作为初值问题来研究。所开发的方法适用于流体动力学修改的双流不稳定性和动力学离子声不稳定性的等离子体剪切霍尔电流与匀速剪切的线性初值问题的解决方案。这些解揭示了流速的均匀部分是导致不稳定性模态演化的原因，而流速剪切是非模态不稳定性发展的根源，其指数随时间增长为$\sim\left(t-t_0\right)^3$ .
2019-08-06 physics.plasm-ph
An implicit, conservative and asymptotic-preserving electrostatic particle-in-cell algorithm for arbitrarily magnetized plasmas in uniform magnetic fields
本文提出一种适用于均匀磁场中任意磁化等离子体的隐式、守恒且渐近保持的静电PIC算法，通过新的粒子推进方案实现远超回旋周期的大时间步长，在保持能量和电荷精确守恒的同时获得数量级计算加速。
2023-03-27 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Vlasov-Poisson simulations of electrostatic parametric instability for localized Langmuir wave packets in the solar wind
最近在太阳风中的III型事件期间观测到的大振幅朗缪尔波形被解释为束驱动朗缪尔波的静电衰减的签名。这一机制被认为是解释太阳III型射电辐射产生的第一步。本文利用一维-一维Vlasov-Poisson数值模拟方法研究了典型太阳风条件下这种参数不稳定性的阈值。我们发现，所观察到的朗缪尔拍类波形的振幅是从全动力学模拟计算的有效阈值的顺序。相关的离子声密度波动的预期水平也被计算与观测进行比较。
2013-01-22 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Plasma Compressibility and the Generation of Electrostatic Electron Kelvin-Helmholtz Instability
研究发现在可压缩无碰撞等离子体中，速度剪切耦合电势与电子动力学，产生德拜长度尺度上的静电电子开尔文-亥姆霍兹不稳定性及类电子声波，并确定了其速度剪切阈值与增长率。
2025-03-01 physics.plasm-ph physics.space-ph
Identification of electrostatic two-stream instabilities associated with a laser-driven collisionless shock in a multicomponent plasma
静电双流不稳定性在静电无碰撞激波形成中起着重要作用。它们是一种关键的耗散机制，导致离子加热和加速。由于冲击加速离子的数量和能量取决于不稳定性，因此精确识别主动不稳定性是重要的。二维粒子在细胞模拟多组分等离子体揭示离子反射和加速在冲击波前，激发纵向传播的静电不稳定性，由于非振荡分量的静电场在上游地区的冲击，和产生向上和向下移动的速度分量内的扩展离子组件。使用一维静电等离子体色散函数，其中包括电子和离子的温度效应，C2 H3Cl等离子体的不稳定性的线性分析表明，最不稳定的模式是静电离子束双流不稳定性（IBTI），这是弱依赖于电子的存在。IBTI是由膨胀的质子和碳离子群体之间的速度差激发的。有一个静电电子-离子双流不稳定性与一个小得多的增长率与人口的质子在冲击反射。与激光驱动的无碰撞冲击相关联的快速增长的IBTI的激发增加了准单能离子束的亮度。
2021-10-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Investigation of the influence of electrostatic excitation on instabilities and electron transport in ExB plasma configurations
本研究通过一维和二维粒子模拟探讨了在ExB等离子体构型中施加轴向时变电场对ECDI等不稳定性演化和电子交叉场输运的影响，发现约40 MHz激发可降低ECDI振幅并减少约30%的电子输运，为提升等离子体约束提供了新途径。
2025-04-03 physics.plasm-ph
Resilience of quasi-isodynamic stellarators against trapped-particle instabilities
结果表明，在完美的准等动态仿星器，被困粒子的反弹频率远高于不稳定的频率稳定在静电和碰撞的限制。因此，无碰撞俘获粒子的不稳定性是稳定的，以及普通的电子密度梯度驱动的俘获电子模式。这一结果来自静电不稳定性的能量平衡，因此与磁几何的所有其他细节无关。
2015-09-14 physics.plasm-ph
Excitation of zonal flow by the modulational instability in electron temperature gradient driven turbulence
在电子温度梯度（ETG）驱动的湍流模型中，研究了小尺度静电漂移波产生大尺度纬向流的问题。其产生机制是基于有限振幅单色漂移波的调制不稳定性。得到了纬向流不稳定的临界值、增长率和最佳空间尺度。
2007-03-05 physics.plasm-ph
Physical interpretation of the quantum two-stream instability
本文用近似快波和慢波的耦合解释了静电量子等离子体中双流不稳定性的意外特征。这是通过将色散关系分解为携带正能量或负能量的不同扇区来实现的。因此，负能波和正能波的概念不仅对经典等离子体有用，而且对量子等离子体也有用。
2009-11-03 physics.plasm-ph
Suppression of the TeV pair-beam plasma instability by a tangled weak intergalactic magnetic field
研究了亚fG纠缠星系际磁场（IGMF）对耀变体生电子对束静电不稳定性的影响。足够强的IGMF可以显著地偏转TeV对束，这将使次级级联辐射的通量降低到观测极限以下。一个类似的通量减少可能会导致静电束等离子体的不稳定性，这在IGMF的情况下运行最好。考虑关联长度小于1 kpc的IGMF，我们发现弱磁场增加了对束粒子的横向动量，从而大大降低了静电不稳定性的线性增长率，从而降低了对束的能量损失率。我们表明，消除束等离子体的不稳定性作为一个有效的能量损失剂在磁场强度的三个数量级以下，需要通过磁偏转抑制二次级联发射。对于中等强度的IGMF，我们不知道一个可行的过程来解释所观察到的没有GeV尺度的级联发射。
2022-03-02 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
Particle-in-cell simulation of Buneman instability beyond quasilinear saturation
布尼曼不稳定性的时空演变一直遵循数值，直到其准线性淬火和超越，使用内部开发的静电一维粒子模拟代码。对于不同的初始漂移速度$k_{L}v_{0}/ω_{pe} \approx 0.1 \, - \, 1$和较宽的电子与离子质量比（m/M）范围，由模拟得到的生长速率与四阶色散关系的数值解吻合得很好.当静电场能量密度（$\sum\limits_{k} |E_{k}|^{2}/8π$）与初始电子漂移动能密度（$W_{0} = \frac{1}{2} n_{0}m v^{2}_{0}$）之比达到恒定值时，布尼曼不稳定性出现准线性饱和，正如Hirose [等离子体物理20，481（1978）]所预测的，该值与初始电子漂移速度无关，但取决于电子与离子的质量比m/M，如$\sum\limits_{k} |E_{k}|^{2}/16πW_{0} \approx (m/M)^{1/3}$。这一结果在我们的模拟中得到了验证。增长的不稳定性超过第一饱和（准线性饱和），直到其最终饱和[石原等。例如，PRL 44，1404（1980）]遵循随时间的代数标度。与准线性饱和相反，最终饱和的静电场能量密度与初始动能能量密度的比率相对独立于电子与离子的质量比，并且被发现仅取决于初始漂移速度。超过最终饱和，电子相空间空穴耦合到大振幅的离子孤立波，一种状态被称为耦合空穴孤子，在我们的模拟中看到。这些相干模的传播特性（振幅…
2017-09-21 physics.plasm-ph
Marginal Role of the Electrostatic Instability in the GeV-scale Cascade Flux from 1ES 0229+200
针对耀变体1ES 0229+200 GeV级级联通量缺失问题，本文定量评估静电不稳定性对次级伽马射线到达时间的影响，发现其延迟不足以解释级联缺失，说明静电不稳定性在该过程中作用有限。
2024-12-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Investigating the Lower Hybrid Drift Instability in Reconnecting Current Sheets Using a Hybrid Kinetic Model (ssV Code)
Max-Planck Institute for Plasma Physics（马普等离子体物理研究所）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
本研究利用ssV代码的混合动力学模型，探究再连接电流片中低杂漂移不稳定性的非线性演化，发现其可增强反常电阻并可能促进快速磁重联。
2025-10-07 physics.plasm-ph
Nonlinear feedback of the electrostatic instability on the blazar-induced pair beam and GeV cascade
本文研究耀变体TeV伽马射线产生的相对论性电子对束流与等离子体不稳定性的非线性反馈，发现不稳定性显著拓宽束流张角而不造成能量损失，并达到准稳态，为解释缺失的GeV级联提供新视角。
2024-02-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Oblique instability and electron acceleration in relativistic unmagnetized cloud-plasma interaction
采用线性分析和粒子模拟方法研究了相对论非磁化云-等离子体相互作用。本课程由注入静止环境等离子体的电子离子云组成，长期以来一直是实验室和空间等离子体中最受欢迎的主题。倾斜电磁不稳定性占主导地位的不稳定频谱。在与产生的电磁场的相互作用中，云电子与周围的电子完全混合，形成热电子群。云离子的速度，然而，并没有改变显着的初始体速度。当该离子云传播到等离子体中时，它产生一个静电场，该静电场可以将电子加速到电子和离子之间的能量均分。静电场以消耗离子的动能为代价被放大，并且其空间尺度是电子趋肤深度的数量级。因此，在这样的静电场中的电子加速是非磁化等离子体中电子预加速的可能过程。
2018-11-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The saturation of the electron beam filamentation instability by the self-generated magnetic field and magnetic pressure gradient-driven electric field
用粒子模拟方法模拟了两束反向传播的等密度冷电子束。在一维空间中研究了电子束偏转不稳定性。盒长解析一对电流灯丝。一个小的，一个中等大小的和一个大的灯丝被认为是和比较。磁致伸缩不稳定性饱和时刻的磁场幅值与灯丝尺寸成正比。它表明，由静电场，它的发展过程中的非线性阶段的不稳定性，施加在电子上的力，振荡的平均值，等于磁压梯度力。由于静电和磁场作用在电子上的力具有相似的强度。静电场在接近每个灯丝的稳定平衡时减小约束力，而在远离稳定平衡时增大约束力。的限制潜力是不是正弦曲线，如所假设的磁捕获模型，它允许重叠的电流丝（等离子体激元）与相反的流动方向。因此，这里观察到的灯丝尺寸的磁场的饱和幅度的缩放不同于从磁捕获模型预期的。然而，后者给出了一个很好的估计磁饱和振幅。峰值静电和磁场振幅随灯丝尺寸的增加意味着，电子加热更多，并且它们沿束流方向的平均速度的空间调制随灯丝尺寸的增加而增加。
2008-10-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Comprehensive Gyrokinetic Study of Eigenstate Transitions in Fast Ion-Driven Electrostatic Drift Instabilities
本研究通过回旋动理学理论推导和GKV模拟，揭示了通行快离子驱动的漂移不稳定性中本征态转变的机制，并发现净能量通量可向内，对聚变加热效率有重要影响。
2025-01-23 physics.plasm-ph
Resonant instabilities mediated by drag and electrostatic interactions in laboratory and astrophysical dusty plasmas
本文将共振阻力不稳定性中的缺陷特征值共振机制推广为共振不稳定性框架，揭示双流、丝状电离与声学RDI的物理共性及其实验室研究价值。
2023-07-20 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Grid instability growth rates for explicit, electrostatic momentum- and energy-conserving particle-in-cell algorithms
本文系统研究了多种显式静电PIC算法的网格加热问题，推导并测试了基于三次样条的算法，证明高阶场求解无法消除网格加热，并给出了能量守恒算法的冷束稳定性极限解析表达式。
2025-09-16 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Electrostatic turbulence and Debye-scale structures in collisionless shocks
我们提出了一百多个大振幅双极静电结构的分析，在准垂直超临界地球的弓形激波穿越，测量的磁层多尺度航天器。双极结构的出现与激波过渡区的磁场梯度密切相关。双极结构具有负静电势和几个德拜长度的空间尺度。双极结构传播的速度（在等离子体静止帧）的顺序的离子声速的冲击法线高度倾斜。我们认为双极结构是由入射离子和反射离子之间的双流不稳定性产生的离子相空间空穴。这是第一次确认的离子双流不稳定性在无碰撞冲击。电子加速的影响进行了讨论。
2019-12-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Particle-in-Cell simulation of two-dimensional electron velocity shear driven instability in relativistic domain
我们进行粒子在细胞（PIC）模拟研究与2-D剪切电子流配置对离子的中和背景下的不稳定性。弱和强相对论性的流速被认为是。在弱相对论的情况下，我们观察到的电磁Kelvin Helmholtz不稳定性的发展与电子磁流体动力学（EMHD）模型预测的相似的特性。另一方面，在强相对论性的情况下，电子流体的可压缩性效应占主导地位，并引入横向于流动的上混合静电振荡，这与EMHD流体行为非常不同。在非线性区，弱和强相对论性的情况下，导致湍流与广泛的幂律谱。
2016-05-30 physics.plasm-ph
Conductance suppression due to two-stream instability in bilayer graphene
我们研究了流体动力学机制下本征双层石墨烯中的电子-空穴双流不稳定性（或库仑阻力），考虑了温度、初始漂移速度、磁场和碰撞的影响。阈值漂移速度的不稳定性的开始是的顺序的载流子的热速度。我们提出了一个前所未有的纯静电机制，导致电流松弛的证据，引起了一个明确的直流纵向电导率$\propto T^{3/2}$。由于静电和碰撞过程之间的竞争，两个不同的运输制度被确定。对霍尔电导率的分析表明，双流不稳定性效应也纠正了线性响应理论中获得的最新结果。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
MeV cosmic-ray electrons modify the TeV pair-beam plasma instability
本研究探讨线性朗道阻尼对TeV耀变体对束等离子体不稳定性的影响，发现其抑制斜向模式并增强准平行模式，使能量损失效率提升超一个数量级。
2025-07-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
A high-fidelity surrogate model for the ion temperature gradient (ITG) instability using a small expensive simulation dataset
提出基于微调的代理模型构建方法，将高质量数据需求减少80%，并利用GKW与GX数据验证，性能几乎不变，有望推动托卡马克数字孪生系统发展。
2025-03-31 physics.plasm-ph
Conditions for the onset of the current filamentation instability in the laboratory
电流成丝不稳定性（CFI）能够产生与解释天体辐射过程相关的强磁场，并导致无碰撞冲击中粒子加速的开始。在实验室中探索这种极端情况仍然是一个开放的挑战。在这项工作中，我们调查的可能性，使用中性$e^{-}$ $e^{+}$光束探索CFI与现实的参数，通过执行二维粒子在细胞模拟。我们表明，CFI可以发生，除非在该光束扩展由于有限的束流发射度的速率大于CFI的增长率，只要竞争的静电双流不稳定性（TSI）的作用是可以忽略不计的。我们还表明，纵向能量传播，典型的等离子体加速电子-正电子火球束，在这些情况下的CFI的增长中起着次要的作用。
2017-09-29 physics.plasm-ph
Electrostatic ion perturbations in kinematically complex shear flows
本文的范围是确定如何离子静电波扰动等离子体流的运动学复杂的速度剪切的存在下的影响。为此目的，我们考虑基于以下物理方程组的模型：控制系统演化的电势的运动方程、连续性方程和Poisson方程。线性化方程后，我们用数值方法求解。我们发现，对于各种特定的参数值的系统可能会表现出相当有趣的动态行为。特别是，我们证明了系统表现出两种不同的剪切流不稳定性：（a）~当波矢量呈指数规律演化时，离子声模式也变得不稳定;而（b）~另一方面，人们可以在参数空间中找到区域，当波矢量周期性变化时，物理系统受到强烈明显的参数不稳定性。我们还显示了拍波现象的产生的可能性，其特征在于一个值得注意的准周期性的时间行为。在结论中，我们讨论了可能的应用领域和进一步的推广所提出的工作的方向。
2015-04-16 physics.plasm-ph
Kinetic Electron and Ion Instability of the Lunar Wake Simulated at Physical Mass Ratio
月球后面的太阳风尾流的研究与一维静电粒子在细胞（PIC）模拟使用物理离子电子质量比（不同于以前的调查），模拟也适用于更普遍的超音速流动的致密磁化等离子体过去的非磁性物体。一个混合静电玻尔兹曼电子处理首先被用来调查的离子的稳定性在没有动力学电子效应，表明离子是两个流不稳定的下游尾流距离（在月球半径）大于约3倍的太阳风马赫数。然后使用PIC电子模拟来表明，动力学电子效应可以导致离子束的中断，其距离月球的距离至少是混合模拟的三倍。这种中断发生的结果，一种新的尾流现象：电子空穴的非线性增长产生的电子速度分布中的一个狭窄的酒窝。大多数从凹坑产生的孔是小的，并迅速离开尾流，大致遵循未扰动的电子相空间轨迹，但一些起源于尾流中心附近的孔仍然存在，并生长得足够大，以触发离子束的中断。因此，非线性动力学电子效应是必不可少的一维静电稳定性的这种唤醒的全面了解，并可能在ARTEMIS数据从月球唤醒观测签名进行了讨论。
2015-02-24 physics.plasm-ph physics.space-ph
Physics of collisionless shocks - theory and simulation
无碰撞冲击发生在物理学的各个领域。在空间和天体物理学的背景下，它们已经被研究了几十年。然而，对冲击波的形成和粒子加速的彻底理解仍然缺失。无碰撞冲击可分为电磁冲击和静电冲击。电磁冲击主要在天体物理环境中起重要作用，它们由韦伯不稳定性或定向不稳定性介导。在这种冲击中，带电粒子通过扩散冲击加速获得能量。静电冲击的特征在于强静电场，这导致电子捕获。离子被静电势的反射加速。冲击波的形成和粒子加速将在理论和模拟中讨论。
2015-09-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph
One dimensional PIC simulation of relativistic Buneman instability
利用自行开发的粒子模拟程序研究了相对论布尼曼不稳定性的一维时空演化。从不稳定性的激发开始，数值地跟踪了它的演化，直到它的淬灭和超越。与非相对论情形相比，最大生长速率（$γ_{max}$）由于相对论效应而减小，并随$γ_{e0}$和m/M变化为$γ_{max} \sim \frac{\sqrt{3}}{2\sqrt{γ_{e0}}}\biglb(\frac{m}{2M}\bigrb)^{1/3}$，其中$γ_{e0}$是与初始电子漂移速度（$v_{0}$）相关的洛伦兹因子，（m/M）是电子与离子的质量比.进一步观察到，与饱和点处的非相对论性结果[Hirose，Plasma Phys.20，481（1978）]相反，静电场能量密度（$\sum\limits_{k} |E_{k}|^{2}/8π$）与初始漂移动能密度（$W_{0}$）的比率与$γ_{e0}$成比例，作为$\sim 1/γ^{2}_{e0}$。这些模拟结果被发现是在很好的协议，使用流体理论推导。
2016-06-10 physics.plasm-ph
Control of test particle transport in a turbulent electrostatic model of the Scrape Off Layer
分析了带电试验粒子在刮削层中的${\bm E}\times{\bm B}$漂移运动，研究了基于哈密顿动力学的输运控制策略。我们使用一个二维非线性流体代码交换不稳定性的基础上，被发现表现出间歇性的粒子通量的动态模型SOL湍流。一个小的和适当的修改的湍流电势的效果进行了研究相对于测试粒子动力学的混沌扩散。在湍流静电场大小的显著范围内，实现了测试粒子扩散系数的三倍减小。
2007-10-30 math.DS nlin.CD physics.plasm-ph
Current-Driven Dust Ion-Cyclotron Waves in Presence of a Transverse DC Electric Fields in Magnetized Plasma with Charge Fluctuations
研究了在横向直流电场存在下，碰撞磁化尘埃等离子体中电流驱动的静电离子回旋（EIC）不稳定性。利用弗拉索夫方程自洽地导出了相应的充电方程。
2004-10-19 physics.plasm-ph
Sticky islands in stochastic webs and anomalous chaotic cross-field particle transport by ExB electron drift instability
ExB电子漂移不稳定性存在于许多等离子体装置中，是跨场粒子输运中的重要因素。在所产生的低频静电波的存在下，带电粒子的运动变得混乱，并在相空间中产生随机网络。我们定义了一个标度指数，在相空间中的传输，我们表明，运输是反常的，超扩散型。给定的模型参数的值，轨迹坚持不同类型的相空间中的岛屿，和他们不同的坚持时间的幂律统计产生连续的制度的超扩散输运。
2020-12-06 nlin.CD physics.plasm-ph
Two-stream-like instability in dilute hot relativistic beams and astrophysical relativistic shocks
相对论无碰撞激波被认为是有效的粒子加速器。非线性结果的相互作用的加速粒子的前面运行的冲击，所谓的“前体”，与未扰动的等离子体的冲击上游，被认为是促进这些粒子的额外加速，并可能修改的流体动力学结构的冲击。本文研究了在非磁化和弱磁化等离子体中传播的相对论激波中，激波上游相互作用中出现的动力学模的线性增长：静电双流平行模和静电斜模。这些模式是特别感兴趣的，因为它们是这种类型的系统中已知的增长最快的模式。使用一个简化的分布函数的稀释超相对论性光束，相对论热在自己的休息框架，但有动量，窄准直在冷上游等离子体的框架，它传播到，我们确定了最快的增长模式在整个$k$空间，并计算其增长率。我们考虑所有类型的等离子体（对和离子电子）和光束（带电和电荷中性）。我们发现，不稳定的静电模式存在于任何类型的等离子体和任何冲击参数。我们进一步发现，两个模式，一个平行（PDMATHAMN）和另一个倾斜（$k_\perp \sim k_\|$），是竞争优势和任何一个可能主导的增长率在不同区域的相空间。主导模式主要由上游坐标系中加速粒子动量的垂直分布决定，它反映了激波的洛伦兹因子。平行模式在具有较低洛伦兹因子的冲击中变得更占主导地位（即，具有较大的动量扩散）。我们简要地讨论了我们的结果可能的影响，在伽马射线暴源的外部冲击。
2011-04-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Suppressing grid instability and noise in particle-in-cell simulation by smoothing
本研究提出一种利用 Poisson 求解的高效平滑算法，通过平滑短波长电荷密度变化，稳定显式静电 PIC 等离子体模拟，抑制网格加热、冷束流不稳定性和粒子噪声，并降低计算成本。
2025-03-07 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Physical Regimes of Electrostatic Wave-Wave nonlinear interactions generated by an Electron Beam Propagating in a Background Plasma
电子束与等离子体相互作用一直是人们感兴趣的课题。尽管准线性（QL）理论和弱湍流（WT）理论取得了成功，但它们的有效性受到足够密集的模式谱和小波幅的要求的限制。在本文中，我们广泛地研究了从电子阴极发射的单能电子束通过冷等离子体传播的集体过程，通过执行大量的高分辨率的二维（2D）粒子在细胞（PIC）模拟和使用解析理论。我们证实，双流不稳定性的初始阶段是饱和的，由于众所周知的陷波机制。由于强烈的波-波非线性过程，发生进一步的演化。我们表明，在等离子体和束参数的参数空间中，束-等离子体相互作用可以分为四个不同的物理制度。详细分析了不同制度之间的差异。这是第一次，我们确定了一个新的制度，在强朗缪尔湍流的特点，我们称之为电子调制不稳定性（EMI），可以创建一个本地朗缪尔波包增长速度比离子等离子体频率。离子在初始生长阶段没有时间响应EMI。在较长的时间尺度上，有质动力的作用产生非常强的离子密度扰动，最终由于强的离子密度扰动，束-等离子体波相互作用停止共振。因此，在该EMI机制中，电子束-等离子体相互作用以周期性（间歇性）过程发生。束被波强烈散射，并且朗缪尔波谱显著加宽，这反过来又引起体电子的强烈加热。在强湍流区，观测到了相应的kappa分布和波能谱E^2（k）~k^（-5）。
2022-08-03 physics.plasm-ph physics.space-ph
A theoretic analysis of magnetoactive GES-based turbulent solar plasma instability
本文应用引力-静电鞘（GES）模型研究双流体太阳等离子体的磁活性日震振荡，通过数值平台揭示了不同参数下波动的色散特征及稳定性变化规律。
2024-03-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron phase-space hole transverse instability at high magnetic field
本文对具有无限大磁化强度的等离子体中初始平面电子空穴的静电不稳定性进行了解析处理。结果表明，有一个不稳定的模式，包括一个刚性位移的陷阱方向的空穴。它的低频由横向波数$k$产生的麦克斯韦应力和孔加速度产生的运动喷射力之间的力平衡的实部决定。非常低的增长率来自于通过颗粒喷射（其是不稳定的）与被捕获颗粒的共振响应（其是稳定的）之间的力的虚部中的微妙平衡。导出了复频率和$k$随孔深的近似普适标度。粒子在细胞模拟表明，缓慢增长的不稳定性，以前研究耦合孔波现象发生在预测的频率，但增长率2至4倍以上的分析预测。这种更高的速率可能是由于模拟中的数值相空间扩散导致的谐振稳定性降低而引起的。
2019-07-04 physics.plasm-ph physics.space-ph
