Nonlinear frequency shift of electrostatic waves in general collisionless plasma: unifying theory of fluid and kinetic nonlinearities
导出了一般无碰撞等离子体中强朗缪尔波的非线性频移的透明渐近形式。该公式同时描述了流体和动力学效应。流体的非线性表示，第一次，通过等离子体介电函数，和动力学非线性帐户的光滑分布和捕获粒子束。各种已知的极限标度作为特殊情况再现。计算避免了微分方程，并可直接推广到其他非线性等离子体波。
2015-07-27 physics.plasm-ph
Transient growth in stable collisionless plasma
首次研究了均匀磁场中无碰撞均匀麦克斯韦等离子体的瞬态增长动力学。一个线性稳定的系统，如果描述其演化的线性算子是非正规的，那么它的特征向量是非正交的，那么它可能会显示出瞬态增长。为了包括等离子体动力学效应的朗道流体模型。该模型的线性算子被证明是非正常的，结果表明，碰撞等离子体的非正常性是内在相关的动力学性质，与瞬态增长更强调较小的规模和较高的等离子体β。基于线性谱理论的结果已被非线性模拟所证实。
2009-02-15 physics.plasm-ph
Collisionless Damping of Low-Frequency Magnetosonic Pulses in a Two-Ion-Species Plasma
本文对两种离子等离子体中的低频磁超声波脉冲进行了理论研究和基于三流体模型的一维电磁模拟程序的模拟，特别关注少数重离子的动力学。结果表明，重离子可以从脉冲中获得一定的能量。由于这种能量转移，即使等离子体是无碰撞的并且脉冲传播垂直于磁场，脉冲也会被衰减。
1999-05-31 physics.plasm-ph
Processes in current sheets responsible for fast energy conversion in the magnetospheric collisionless plasma
磁层等离子体结构的动力学本质上具有间歇性的慢相和快相。快速转变是一个非线性过程，失去平衡，最终缓慢的准静态演变。这个过程被分析为一个动态分岔。无论是撕裂模扰动还是气球模扰动，在演化过程中达到边缘稳定状态时，都会出现这种现象。由此产生的力的不平衡导致自发形成的非线性动力学薄电流结构。它们要么是一对缓慢的无碰撞激波，要么是嵌入较厚等离子体片结构中的特定各向异性薄电流片。两者都是强烈能量转换的场所，它们在磁层无碰撞等离子体中实现快速磁重联。
2013-01-29 physics.plasm-ph
Counter-Streaming Beams in Collisionless Pair Plasma Instability Systems II: Spectral Cone and Spectral Wave Mode Analysis
University of Kansas（堪萨斯大学）
本文通过粒子网格模拟的谱分析，研究无碰撞对等离子体中Weibel不稳定性的谱趋势，探讨功率对视角和频率的依赖，并关联系列首篇结果。
2025-10-24 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
Momentum-Exchange Current Drive by Electrostatic Waves in an Unmagnetized Collisionless Plasma
本文研究了无磁化无碰撞等离子体中多物种与静电波相互作用通过动量交换驱动电流的机制，推导了通用公式，并以 Langmuir 波和离子声波为例进行了说明。
2020-04-21 physics.plasm-ph
Propagation and collisionless damping of topologically-protected surface plasma waves in non-uniformly magnetized plasma columns
本文将拓扑保护表面等离子体波理论扩展至有限尺寸磁线圈产生的三维磁场，发现TSPWs沿磁场减弱方向传播时会在局部倏逝区域被无碰撞吸收且反射可忽略。
2025-09-16 physics.plasm-ph
Head-on collision of ion-acoustic solitary waves in a collisionless plasma
研究了无碰撞等离子体中离子-声孤立波与冷离子和玻尔兹曼电子的迎头碰撞。结果表明，孤立波足够大的振幅不保留其身份碰撞后。它们的振幅减小，形态改变。本文给出了等势孤波迎头碰撞后的势振幅和离子、电子密度随初始振幅的变化关系。
2017-11-27 physics.plasm-ph
Nonlinear dispersion of stationary waves in collisionless plasmas
从单粒子振荡中心哈密顿量出发，得到了无碰撞等离子体中一般驻波的非线性色散的非微分形式。对于非磁化等离子体中的静电振荡，作为一个典型的例子，线性介电函数被广义化，和被困粒子的波频移$Δω$的贡献被发现解析作为波振幅$a$的函数。平滑分布像往常一样产生$Δω\sim a^{1/2}$。然而，束状分布的陷阱电子导致不同的幂律，甚至对数非线性，这是作为相同的色散关系的渐近极限。
2011-05-01 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
Fitting the dielectric response of collisionless plasmas by continued fractions
本文提出了一种计算任意简并度下热无碰撞等离子体介电响应的近似方法。一个T-分数表示从已知的小和大的参数的介电函数的实部的扩展。用一种改进的Q-D算法生成连分数的部分分子和部分乘子。对于退化参数$θ$的几个典型值，给出了扩展系数和部分分子和命名的扩展表，允许容易地实现拟合函数。并进行了误差分析。
2009-08-06 physics.plasm-ph
Equilibrium probability distribution of a conductive sphere's floating charge in a collisionless, drifting Maxwellian plasma
等离子体中的尘埃颗粒具有波动的电荷，过去的工作得出结论，在静止的无碰撞等离子体中的球形颗粒具有基本上高斯的电荷概率分布。本文延伸到流动的等离子体和任意大的领域，推导出解析电荷概率分布的归一化常数。我们发现，这些分布也有很好的高斯近似，其均值和方差的解析表达式。
2014-01-27 physics.plasm-ph
Collisionless plasma expansion in the presence of a dipole magnetic field
在2D3V混合（动力学离子和无质量流体电子）模型的框架下，研究了偶极磁场作用下膨胀高能等离子体云与磁化背景等离子体的无碰撞相互作用.本文用粒子网格法研究了高Alfven马赫数下等离子体云的延迟以及扰动电磁场和背景等离子体的动力学。结果表明，等离子体云膨胀排除环境磁场和背景等离子体，形成一个抗磁腔，这是伴随着无碰撞冲击波的产生。等离子体云和背景等离子体之间的能量交换也进行了研究和定性的协议与以前建议的分析模型。
2009-05-01 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Collisionless Absorption of Intense Laser Beams by Anharmonic Resonance
啁啾脉冲放大技术发明20年后，高密度物质对强激光辐射无碰撞吸收的物理机制仍然没有得到充分的理解。我们表明，在自生等离子体电位的单等离子体层（冷等离子体模型）或个别电子（暖等离子体），分别非谐共振，构成了领先的物理机制的碰撞无吸收在过密等离子体。类似于碰撞，共振提供了自由电子电流相对于驱动激光场的有限相移，这对于从激光束到任何介质的能量转移是必需的。文中还提出了一种新的有效的波浪破碎方案。
2008-05-13 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
Collisionless damping of electron waves in non-Maxwellian plasma
本文对所谓的朗道阻尼理论进行了批判。本文分析了具有非麦克斯韦和类麦克斯韦电子能量分布函数的均匀无碰撞等离子体半无限平板中纵（电）和横（电磁和电子）波的标准色散方程的解。一个被认为是最典型的情况下的δ函数型分布函数（等离子体流与单色电子）和分布函数，不同的麦克斯韦的盈余，以及短缺的麦克斯韦分布函数的尾部。结果表明，存在的情况下，所考虑的碰撞阻尼和非阻尼电子波，即使在非麦克斯韦分布函数的情况下。
2008-03-30 physics.plasm-ph
Global scale-invariant dissipation in collisionless plasma turbulence
利用在快速环境太阳风的静止间隔中从Cluster航天器现场高频磁场测量，提出了无碰撞等离子体湍流耗散范围的高阶多尺度分析。的观测，跨越50年的时间尺度，显示了从多重分形间歇性湍流的惯性范围内的非高斯单尺度的耗散范围内的交叉。这对湍流无碰撞等离子体中的耗散机制理论提出了一个强有力的观测约束。
2009-06-16 physics.plasm-ph physics.space-ph
Collisionless plasma interpenetration in a strong magnetic field for laboratory astrophysics experiments
对强磁场环境下面向天体物理的激光与物质相互作用实验进行了理论分析。结果表明，等离子体在环境磁场中的碰撞意味着电子密度和磁场分布的显著扰动。这种瞬变阶段很难在天体物理现象中观察到，但可以在实验室实验中进行研究。分析模型，这是支持粒子在细胞模拟。
2014-02-08 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
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
Kineclinic magnetogenesis in relativistic collisionless plasmas
Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）
该研究提出相对论性非碰撞等离子体中动能学效应的机制，通过粒子-网格模拟验证了其在磁场和涡量生成中的作用。
2026-01-09 physics.plasm-ph
Collisionless relaxation as the origin of the anisotropic, non-thermal, and multi-temperature momentum distributions observed in space plasmas
Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Deutsches Zentrum für Astrophysik（德国天体物理学中心）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Excellence Cluster ORIGINS（ORIGINS卓越集群）；Leibniz-Institute for Astrophysics Potsdam (AIP)（波茨坦莱布尼茨天体物理研究所）
本文通过刘维尔定理论证了无碰撞等离子体中各向异性、非热和多温度动量分布的形成机制，指出其在日风中的普遍性。
2026-11-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Very High Mach Number Electrostatic Shocks in Collisionless Plasmas
本文提出了不同温度和密度的等离子体板碰撞产生无碰撞静电冲击的动力学理论。理论结果得到了自洽粒子模拟的证实，揭示了高马赫数（$M \gg 10$）静电激波的形成和稳定传播，远高于静电激波经典理论的预测。
2005-12-23 astro-ph physics.plasm-ph
Emergence of MHD structures in a collisionless PIC simulation plasma
采用一维粒子模拟方法，模拟了在初始均匀垂直磁场中稠密等离子体向稀等离子体的膨胀过程。稠密等离子体以快速稀疏波的形式膨胀。被加速的稀等离子体通过其背面的切向不连续性与稠密等离子体分离。在其前部形成一个马赫数为1.5的快速磁声激波。我们的模拟演示了波的色散如何加宽激波过渡层成为一个非线性快磁声波的训练。
2017-08-26 physics.plasm-ph
Free energy sources in current sheets formed in collisionless plasma turbulence
宏观能量无碰撞耗散为热是空间和天体物理等离子体的一个未解决的问题，例如，太阳风和地球的磁鞘。考虑中最可行的过程是宏观能量到动力学尺度的级联，其中无碰撞等离子体过程耗散能量。空间观测和数值模拟表明，在湍流等离子体中动力学尺度电流片的形成。这些CS中的不稳定性可以提供无碰撞耗散并影响湍流。物理量的空间梯度和非麦克斯韦速度分布函数为CS等离子体不稳定性提供了自由能源。为了确定由等离子体密度和电子/离子体速度的空间梯度在CS中形成的无碰撞湍流等离子体与外部磁场$\mathbf{B}_0$提供的自由能量源，我们进行了二维PIC混合模拟和解释的模拟模型的限制内的结果。我们发现，在无碰撞湍流等离子体中，离子尺度的CS主要是由电子剪切流形成的，即，CS内部的电子体积速度远大于离子体积速度，而通过CS的密度变化相对较小（$<$ 10%）。电子体速度和因此片内的电流密度主要平行于$\mathbf{B}_0$。垂直的电子和离子体速度的剪切产生平行的电子和离子流涡旋。在CS内部，平行电子流涡度超过平行离子流涡度，在CS中心附近改变符号，并在CS边缘附近达到峰值。在CS形成期间，CS附近出现离子温度各向异性。它与平行的离子流和电子流涡度呈正相关。理论估计支持模拟结果。
2021-08-05 physics.plasm-ph
Available energy and ground states of collisionless plasmas
本文考虑了无碰撞等离子体在静电涨落作用下的能量收支，并计算了在各种限制等离子体运动可能形式的约束条件下，热能超过最小值的情况。该过量测量多少热能“可用于”转化成等离子体不稳定性，并且因此构成等离子体稳定性的非线性测量。具有零可用能量的分布函数定义了“基态“，在这个意义上，它的能量不能通过任何线性或非线性等离子体运动而降低。在具有小密度和温度波动的弗拉索夫等离子体中，可用能量与这些量的均方成比例，并且超过理想或电阻磁流体力学中的相应能量。如果第一或第二绝热不变量守恒，则基态通常具有不均匀的密度和温度。磁约束等离子体通常不处于任何基态，但某些类型的仿星器等离子体相对于保持这两个绝热不变量的波动是如此，使得等离子体对这种波动线性和非线性稳定。被偶极磁场限制的等离子体也可以享受类似的稳定性。
2017-06-16 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
Fluidization of collisionless plasma turbulence
在无碰撞的磁化等离子体中，粒子可以沿着磁场线自由流动，导致其分布函数的相位“混合”，从而消除任何“压缩”波动（密度，压力等）。这种快速混合是静态等离子体中这些波动的朗道阻尼的基础，这是使等离子体不同于常规流体的最基本的物理现象之一。然而，在有利于强朗道阻尼的条件下，在湍流天体物理等离子体中（最生动的是在太阳风中）观察到了广泛的幂律谱压缩波动。在自然界的其他地方，这种光谱通常与流体湍流有关，其中能量不能在惯性尺度范围内耗散，因此从大尺度级联到小尺度。通过直接的数值模拟和理论论证，它表明在这里，湍流的压缩波动在无碰撞等离子体强烈类似于一个在碰撞流体，并有广泛的幂律谱。这种“流化”的碰撞等离子体的发生，因为相混合强烈抑制平均由“随机回波”，产生由于非线性平流的颗粒分布的湍流运动。除了解决长期以来观测到的太阳风中的压缩波动的难题，我们的研究结果提出了一个概念上的转变，为理解动力学等离子体湍流一般：而不是作为一个系统，朗道阻尼发挥耗散的作用，碰撞无等离子体是有效的dissipationless除了在非常小的尺度。“流体”湍流物理学的普遍性，从而重申，即使是一个动态的，无碰撞的系统。
2018-08-13 physics.plasm-ph physics.space-ph
Collisionless ablative plasma shocks
本文研究冷稠密与热稀薄等离子体界面处的无碰撞烧蚀激波，发现其由双极电场介导的尾部电子热通量驱动，激波前沿宽度与速度分别由上游德拜长度和下游声速决定，并通过双极电场加速离子实现高效无碰撞加热。
2025-05-03 astro-ph.HE 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
Strong collisionless damping of the low-velocity branch of electromagnetic wave in plasmas with Maxwellian-like electron velocity distribution function
用有理多项式分式近似代替Maxwell分布指数，得到了电子波色散方程中数值发散积分主值的精确解析表达式，并计算了主值。同时我们的计算也表明了电磁低速场存在很强的无碰撞阻尼具有类麦克斯韦电子速度分布函数的等离子体中的（电子）波在一些小的（百分之几的数量级）处与大电子密度的主要区域中的麦克斯韦分布有差异，然而，由于分布尾部的差异，其中电子密度本身小得可以忽略不计。
2007-09-14 physics.plasm-ph
Instabilities of collisionless current sheets revisited: the role of anisotropic heating
在这项工作中，我们研究的各向异性加热的影响，对自发不稳定性和薄哈里斯型无碰撞电流片，嵌入在反平行磁场的演变。特别是，我们探索的影响，使用2D版本的PIC代码ACRONYM的宏粒子形状功能。我们还调查的作用，由于在PIC码的有限数量的宏粒子的数值碰撞。它示出，它是适当的，以选择高阶形状函数的宏粒子相比，每个细胞的宏粒子的数量更大。这允许更好地估计各向异性电子加热由于在PIC代码中的宏粒子的碰撞。温度各向异性可以稳定撕裂模不稳定性，并触发额外的电流片不稳定性。我们发现了一个很好的协议之间的分析推导出的各向异性撕裂模式和其他不稳定性，无论是自发发展或最初触发的稳定阈值。在电子时间尺度上引起各向异性加热的数值效应对于更高的质量比（高于$m_i/m_e = 180$）变得特别重要。如果仔细考虑数值效应，可以恢复理论估计的线性增长率的撕裂不稳定性薄各向同性碰撞电流片，也为更高的质量比。
2015-01-24 physics.plasm-ph
Comment on "Evolution Equations of Nonlinearly Permissible, Coherent Hole Structures Propagating Persistently in Collisionless Plasmas''
本文回应了《Annalen der Physik》上针对作者关于电子与离子空穴及其稳定性分析的批评，指出这些批评是对原研究的误解与曲解。
2023-08-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
Irreversibility and Entropy Exclusion in Collisionless Plasmas
Evgeni Kharadze Georgian National Astrophysical Observatory（叶夫根尼·哈拉泽格鲁吉亚国家天体物理观测台）；Faculty of Exact and Natural Sciences, Javakhishvili Tbilisi State University（雅瓦希什维里第比利斯国立大学精确与自然科学学院）
本文研究了无碰撞等离子体中熵产生与熵排除机制，通过动量闭合条件分析了非保守闭合对残余熵的影响，并验证了统计可实现性在等离子体描述中的组织作用。
2026-02-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Formation and Dynamics of Vortex Structures in Pure and Gas-Discharge Nonneutral Collisionless Electron Plasmas
本文对纯电子和气体放电电子非中性等离子体中涡旋结构的形成、相互作用和动力学过程的实验研究结果作了比较分析。讨论了这两种等离子体中涡旋结构的形成和行为的一般过程。的现象，只发生在这些等离子体之一，也被认为是。结果表明，涡旋结构行为的差异是由不同的非中性电子等离子体初始状态引起的。讨论了涡旋结构在非中性电子等离子体中的作用。
2013-08-25 physics.plasm-ph
Reconnection in Marginally Collisionless Accretion Disk Coronae
我们指出，一个传统的建设放在观测吸积黑洞，其中它们的非热X射线光谱产生的逆康普顿在日冕等离子体，表明等离子体是轻微碰撞。等离子体物理的最新发展表明，快速重联只发生在无碰撞等离子体中。正如最近对太阳日冕的研究所提出的，这种边缘状态可能是能量平衡和快速磁重联的要求相结合的结果。
2008-09-25 astro-ph physics.plasm-ph
Shielding of absorbing objects in collisionless flowing plasma
本文利用线性化的等离子体离子动力学方程，考虑了带电吸收体（尘埃颗粒）对离子的吸附，研究了尘埃颗粒在流动的无碰撞等离子体中的静电屏蔽。研究了吸收对颗粒势吸引部分的影响。对于亚热离子流，在垂直于离子流的方向上的颗粒势的吸引部分可以显着减少或完全破坏，这取决于吸收率。然而，对于超热离子流，吸收对垂直于离子流方向上的颗粒吸引力的影响呈指数弱。因此，有人认为，在超热离子流的限制下，吸收对晶粒屏蔽电位的影响可以安全地忽略典型的晶粒尺寸相关的复杂等离子体。
2010-07-06 physics.plasm-ph
Kinetic dissipation and anisotropic heating in a turbulent collisionless plasma
利用无碰撞混合模拟方法研究了Orszag-Tang涡旋的动力学演化。在磁流体动力学制度，这种涡流迅速导致宽带湍流。与MHD的显著差异出现在小尺度上，其中流体尺度能量几乎完全通过磁场耗散成热，因为质子与磁场解耦。虽然没有回旋共振，但质子在垂直于平均场的平面上优先加热，就像日冕和太阳风一样。计算了有效输运系数。
2008-06-20 physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonlinear longitudinal current, generated by two transversal electromagnetic waves in collisionless plasma
考虑了电子气体任意程度简并的经典等离子体。在等离子体中有两个外电磁场在传播。因此，需要在这些磁场上找到等离子体响应。从无碰撞等离子体动力学弗拉索夫方程出发，得到了两个电场强度在平方律近似下的分布函数。导出了任意温度（任意退化程度的电子气体）下的电流计算公式。这个公式包含一个一维求积。结果表明，非线性因素导致沿波矢方向的纵向电流的出现。该纵向电流垂直于在线性分析处接收到的已知横向经典电流。波数的小值的情况下被认为是。对无量纲电流大小随电磁场波数和振荡频率的变化进行了图解比较。
2015-05-26 physics.plasm-ph
Formation of dispersive shock waves in evolution of a two-temperature collisionless plasma
研究了双温无碰撞等离子体中脉冲的非线性动力学行为。本文给出了均匀密度背景上任意形式的具有足够光滑密度剖面的初始扰动的解析描述。在波浪破碎后的很长一段时间内，形成了弥散冲击波。在Gurevich-Pitaevskii理论和Whitham调制理论的框架下研究了它们边缘的运动。将解析解与数值解进行了比较。
2020-10-07 nlin.PS physics.plasm-ph
A Landau fluid model for warm collisionless plasmas
本文提出了一个适用于无碰撞电子-质子磁化等离子体的朗道流体模型，它精确地再现了所有磁流体力学波的色散关系和朗道阻尼率。它是基于线性动力学理论，通过在四阶矩水平上精确闭合流体动力学层次来获得的。它保留了非回旋修正的压力和热通量张量的第二阶之间的比率所考虑的频率和离子回旋频率。
2005-09-13 physics.plasm-ph physics.space-ph
Ion acceleration at two collisionless shocks in a multicomponent plasma
强激光与等离子体相互作用是实验室研究无碰撞冲击离子加速的重要手段。用二维粒子单元法计算了多组分等离子体，在归一化激光矢势a0超过10时，用线偏振激光驱动时，在两个不同的纵向位置观察到两个静电无碰撞激波。此外，这些冲击，与质子和碳离子，显示幂律依赖于a0和加速离子不同的速度在一个扩大的上游具有更高的通量比在单组分氢或碳等离子体。这是由不同离子的荷质比差异引起的静电离子双流不稳定性造成的。在空间和天体物理学中，多组分等离子体中的无碰撞冲击中的粒子加速是普遍存在的，这些计算确定了在实验室中研究这些复杂过程的可能性。
2021-04-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Shearing Box Simulations of the MRI in a Collisionless Plasma
我们描述了在无碰撞等离子体中由磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流的局部剪切盒模拟。无碰撞效应在辐射效率低的吸积流中可能很重要，例如在银河系中心的黑洞附近。修改ZEUS的MHD版本以演化各向异性压力张量。采用流体封闭近似计算沿磁场线的热传导。各向异性的压力张量提供了一个定性的新机制，运输角动量吸积流（除了麦克斯韦和雷诺应力）。我们估计的压力各向异性的限制，由于俯仰角散射的动力学不稳定性。这种不稳定性在无碰撞等离子体中提供了有效的“碰撞”率，并导致更类似MHD的动力学。我们发现，MRI导致有效的增长的磁场在无碰撞的等离子体，与那些在MHD的饱和振幅。在饱和状态下，各向异性应力与麦克斯韦应力相当，这意味着在无碰撞等离子体中角动量输运速率可能会适度增强。
2005-08-25 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
The gyrokinetic dispersion relation of microtearing modes in collisionless toroidal plasmas
本文通过求解线性化回转动力学方程、准中性条件和安培定律，推导出无碰撞低β环向等离子体中微撕裂模的色散关系，揭示其由电子温度梯度经磁漂移驱动，为聚变装置抑制该不稳定性提供快速评估工具。
2024-02-26 physics.plasm-ph
Compressible Turbulence as a Source of Particle Beams and Ion Bernstein Waves in Collisionless Plasmas
Universität Potsdam（波茨坦大学）；Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY)（德国电子同步辐射中心）
通过高分辨率粒子云模拟，研究可压缩湍流如何通过渡越时间阻尼产生超热电子和质子束，并在亚离子尺度激发离子伯恩斯坦波，揭示其在无碰撞等离子体湍流中驱动跨尺度能量传输和动能耗散的核心作用。
2026-05-22 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
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
A thin-shell instability in collisionless plasma
薄壳层不稳定性是天体物理等离子体在碰撞（流体）尺度上产生纠缠结构的过程之一。它是由一个空间变化的不平衡之间的冲压压力的流入上游等离子体和下游的热压力在非平面冲击驱动。在这里，我们表明通过一个粒子在细胞（PIC）模拟，一个类似的过程可以不稳定的薄壳形成的两个相互渗透，未磁化和碰撞等离子体云。当壳层由分段线性片连接而成时，壳层的空间调制幅度在约10个逆质子等离子体频率之后增长并饱和。
2015-09-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
A non-local fluid closure for modeling cyclotron resonance in collisionless magnetized plasmas
本文发展了一种考虑回旋共振效应的无碰撞磁化等离子体的流体描述。遵循与朗道流体封闭相同的方法，与横向电磁波动相关的热通量分量近似为波数空间中低阶矩的线性组合。封闭成功地再现了线性回旋共振的电磁波传播平行于环境磁场。在有限温度各向异性的存在下，该模型给出了近似正确的预测通过回旋共振不稳定。一个非线性模拟表明，波的增长与线性理论一致，其次是初始各向异性的减少，最后，饱和的不稳定性。各向同性可以用准线性理论来理解，该理论是在流体模型的框架内发展的，但与其完全动力学的对应物非常相似。结果表明，线性和非线性无碰撞等离子体响应近似地包含在流体模型中。
2021-03-16 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
Influence of the ectonic emission mechanism on the collisionless expansion of a multicomponent cathode plasma
Laboratory of Theoretical Physics（理论物理实验室）；Institute of High Current Electronics（高电流电子研究所）
本文通过平面真空二极管的无碰撞动理学理论，探究ectonic发射机制对阴极等离子体膨胀、离子加速及多电荷离子运动动力学的影响，明确该机制会改变等离子体膨胀宏观图景与电势重新分布过程。
2026-08-19 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Collisionless cooling of perpendicular electron temperature in the thermal quench of a magnetized plasma
针对热猝灭中实验观测的垂直电子温度下降与平行输运理论预测不匹配的问题，本文提出冷电子稀释冷却和两类哨声不稳定性波粒相互作用两种无碰撞机制，解释了快速 $T_{e\perp}$ 冷却如何同步跟随 $T_{e\parallel}$ 的无碰撞骤降。
2023-12-13 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Collisional behaviors of astrophysical collisionless plasmas
在碰撞流体中，许多关键过程依赖于二元碰撞的频率。当两种流体足够快地碰撞时，碰撞似乎是产生冲击波的必要条件，以满足朗肯-雨果尼奥关系，建立状态方程或麦克斯韦分布。然而，这些看似碰撞的特征通常被观察到或假设与碰撞\emph{less}天体物理等离子体有关。本文将回顾我们目前对以下问题的回答：碰撞的无碰撞等离子体如何最终产生像流体一样的冲击？在这种情况下，兰金-于戈纽关系在多大程度上得到了满足？无碰撞冲击是否像流体冲击一样传播？我们能不能用状态方程来描述无碰撞的等离子体，就像天体物理学中的MHD代码那样？为什么麦克斯韦分布在无碰撞冲击的Particle-In-Cell模拟中无处不在？定义碰撞和无碰撞行为之间边界的时间和长度尺度将在相关时给出。一般来说，当可以忽略导致流体行为的无碰撞过程中所涉及的时间和长度尺度时，系统可以被视为流体。
2015-02-02 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
