Wakefield amplification via coherent Resonant excitation with two copropagating laser pulses in homogeneous plasma
University of Lucknow（勒克瑙大学）；Defence Research and Development Organization（国防研究与开发组织）；University of Delhi（德里大学）
研究通过两束同向传播激光脉冲的相干共振激发在均匀等离子体中实现Wakefield放大，通过调整脉冲时间和间隔，发现当脉冲间隔接近等离子体波长的四分之一时，可实现Wakefield的最大放大，达到单脉冲的三倍。
2026-03-23 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Investigation of Dust Wake Field Oscillations
在GEC rf参考单元中的加电下电极上方产生的等离子体鞘层内的尘埃粒子下方存在的离子尾场产生的尾场振荡携带关于等离子体鞘层、尘埃粒子电荷和流动离子的速度的信息。本文讨论了研究这种尾流场振荡的实验方法。
2007-07-24 physics.plasm-ph
Using dust particle vertical chains for wakefield investigation
由于等离子体鞘层中流动离子产生的尾流场的影响，尘埃粒子经常形成垂直链。这些粒子链被证明是有用的，作为一个独特的诊断工具，调查背后的物理等离子体鞘内的离子尾场的基本属性。本文提出了一种研究离子尾流场的实验方法，它采用了一种新的振荡技术来扰动两粒子垂直链。使用这种技术，阻尼的自由降落振荡通过外部DC偏置到下电极而产生。然后，使用快速傅立叶变换从所收集的振荡数据产生频谱，并识别质心振荡。
2007-12-19 physics.plasm-ph
Magnetic field amplification by a nonlinear electron streaming instability
相对论性流动等离子体不稳定性引起的磁场放大是高能天体物理环境以及与强激光和电子束相关的实验室场景的核心。本文报道了相对论稀释电子束在线性韦伯不稳定性饱和后出现的一种新的二次非线性不稳定性。这种不稳定性的增长，由于横向磁压力与束电流丝，这不能迅速中和由于背景离子的惯性。我们表明，它可以放大的磁场强度和空间尺度的数量级，导致大规模的等离子体腔与强磁场和非常有效的转换成磁能的光束动能。的不稳定性增长率，饱和水平，和尺度长度的解析推导，并显示出良好的协议与全动力学模拟。
2021-04-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Transverse magnetic field influence on wakefield in complex plasmas
本文研究具有横向分量的外磁场对流动复杂等离子体中带电颗粒尾流场的影响，发现横向磁场可引发长程往复振荡，并可用于调控颗粒相互作用与动力学。
2019-07-26 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
Ion wake-mediated dust interactions under PK-4 conditions: a generalized and compact potential formulation
Baylor University（贝勒大学）；Auburn University（奥本大学）
本文提出了一种适用于PK-4条件的通用尘埃和离子涡流系统势能模型，通过分子动力学模拟确定的少量系数，捕捉多粒子距离的电势分布，适用于非弦状尘埃排列。
2026-04-21 physics.plasm-ph
Understanding Streaming Instabilities in the Limit of High Cosmic Ray Current Density
本文利用动理学粒子模拟研究高宇宙线电流密度下Bell不稳定性的行为，发现各向异性加热导致磁场放大显著减弱，且电子尺度模式对后期演化和饱和影响有限。
2025-02-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Measurement of the vertical non-uniformity of the plasma sheath in a complex plasma
采用衰减振荡法，基于相互作用力的线性近似，实验测量了复杂等离子体鞘层中两个垂直排列的尘埃粒子之间的各向异性相互作用力.实验数据表明，虽然两个粒子都受到排斥力，但上面的粒子受到的力比下面的粒子更大。这个结果可以用离子尾场来解释，因为下部粒子驻留在由穿过鞘层和围绕上部粒子的流动离子产生的离子尾场内。
2009-06-03 physics.plasm-ph
Magnetic field amplification by a plasma cavitation instability in relativistic shock precursors
等离子体流不稳定性在相对论激波及其环境中的磁场放大和粒子加速中起着重要作用。然而，在远冲击波前体区域，加速粒子构成一个高度相对论性和稀释束，流不稳定性通常变得效率低下，并在非常小的规模相比，束粒子的回旋半径。我们报告的等离子体空化不稳定性，是由稀相对论性光束驱动，可以增加两个数量级的磁场强度和相干尺度达到近均分值与光束能量密度。这种不稳定性的增长后，发展的韦伯不稳定性，并与背景轻子和离子的束流的非对称响应。所得到的净感应电场驱动带正电和带负电的射束种类之间的强能量不对称性。大规模的粒子在细胞中的模拟被用来验证分析预测的增长和饱和度的不稳定性，并表明它是强大的，在广泛的条件下，包括那些与成对加载等离子体。这些结果可以有重要的影响的磁化强度和结构的冲击在伽马射线暴，更普遍的磁场放大和非对称散射的相对论性带电粒子在等离子体天体物理环境。
2022-01-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Laser Shaping and Optimization of the Laser-Plasma Interaction
研究了激光尾场加速器中激光与等离子体之间的能量传递物理。我们发现，尾流激发任意形状的激光可以参数化使用的总脉冲能量和脉冲耗尽长度。确定产生所需的等离子体激发的激光轮廓的技术开发。我们表明，通过适当地塑造驱动激光脉冲的纵向轮廓，有可能最大化的Transformer比和尾波振幅，实现最佳的激光等离子体耦合。在激光与等离子体相互作用的非线性区域，导出了相应的激光脉冲族。这种形状通过允许激光脉冲内的均匀光子减速而提供了尾流场的大小和加速级的效率的理论上限。我们还构建了现实的最佳脉冲形状，可以产生在有限带宽的激光系统，并提出了一个双脉冲尾流放大方案使用的最佳解决方案。
2000-08-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Detailed Structure and Dynamics in Particle-in-Cell Simulations of the Lunar Wake
来自太阳的太阳风等离子体与月球相互作用，在其后面产生尾流结构，因为月球是一个很好的近似绝缘体，没有固有的磁场和非常薄的大气。通过1-1/2-D电磁粒子单元程序模拟了简化几何条件下的月球尾迹，具有高分辨率，以解决电子和离子的全相空间动力学。模拟从月球的下游开始，在太阳风填满尾流区域之前，然后在太阳风静止坐标系中演变。双极电场和势阱由电子产生，其随后产生逆流束分布，引起限制电子的双流不稳定性。这也产生了许多电子相空间空穴。离子束被双极电场加速到尾流中，产生具有相空间混合的双流分布，该相空间混合受到由电子双流不稳定性产生的电势的强烈影响。模拟结果与WIND观测结果相吻合。
2001-07-16 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Amplification due to Two-Stream Instability of Self-Electric and Magnetic Fields of an Ion Beam Propagating in Background Plasma
带电粒子束在背景等离子体中的传播作为空间电荷中和的方法已经被示出为实现高度的电荷和电流中和，并且因此能够实现带电粒子束的接近弹道的传播和聚焦。相应地，使用等离子体传播带电粒子束对于惯性聚变和高能量密度实验室等离子体物理中的强粒子束的传输和聚焦具有重要的应用。然而，通过背景等离子体的束离子流可以导致束离子和等离子体电子之间的双流不稳定性的发展。双流不稳定性增强的束流电场和磁场会导致离子束散焦。利用粒子模拟方法，研究了不稳定性驱动的自电磁场和由此产生的离焦力随背景等离子体密度和束离子质量的变化规律。我们确定等离子体参数的散焦力可以减少。
2017-11-27 physics.plasm-ph
Axion generation and detection in laser-plasma wakefields
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）
利用激光-等离子体激元相互作用实现原位轴子生成与探测，通过Primakoff过程提升轴子产生效率并约束轴子-光子耦合。
2026-08-20 hep-ph physics.plasm-ph
Efficient generation of turbulent collisionless shocks in laser-ablated counter-streaming plasmas
激光烧蚀高能量密度等离子体为在实验室中研究无碰撞激波形成、磁场放大和粒子加速等天体物理相关过程提供了一条很有前途的途径。使用大规模的，多维的粒子在细胞模拟，我们探索的相互渗透的激光烧蚀逆流等离子体现实的实验流动剖面。我们发现，冲击波的形成和它的结构是从那些更理想化的，通常被认为是均匀的流量有很大的不同：冲击波的形成可以高达10倍的速度，由于从小角度散射的过渡到磁反射和冲击波前发展强烈的波纹在离子gyroradius规模。这些发现对目前的实验计划具有重要意义，并为利用现有的高能激光系统研究湍流无碰撞冲击的微观物理开辟了令人兴奋的前景。
2021-05-25 astro-ph.IM physics.plasm-ph
Plasma refilling of the lunar wake: plasma-vacuum interactions, electrostatic shocks, and electromagnetic instabilities
本研究通过全动力学PIC模拟揭示月球尾迹填充过程：早期遵循等离子体-真空理论，后期离子束碰撞产生静电激波并激发电磁不稳定性，为理解尾迹动力学和航天器观测提供新视角。
2025-07-10 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
3D PIC simulation and theoretical modeling of RF Laser pulse in magnetized plasma for the generation of multidimensional relativistic Wakefields
本研究通过3D电磁粒子模拟扩展自洽理论框架，探讨横向射频激发下磁化等离子体中相对论电子束驱动的尾波场调制，揭示磁场与射频共同作用对尾波场的放大、重塑及约束稳定作用，明确多参数对尾波场特征的影响规律。
2025-11-12 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Ion Kinetics and Neutron Generation Associated with Electromagnetic Turbulence in Laboratory-scale Counter-streaming Plasmas
本研究利用高阶隐式粒子模拟代码，定量揭示实验室尺度对撞等离子体中电磁湍流对离子动力学的影响机制，解释了非磁化实验结果，磁化场景结论可通过现有实验验证。
2024-03-12 physics.plasm-ph
Interplay between the non-resonant streaming instability and self-generated pressure anisotropies
SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Sorbonne Université, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, LERMA（索邦大学，巴黎天文台，PSL大学，法国国家科学研究中心，LERMA）；Sorbonne Université, Ecole Polytechnique, CNRS, Observatoire de Paris, LPP（索邦大学，巴黎综合理工学院，法国国家科学研究中心，巴黎天文台，LPP）
研究非共振流不稳定性与自生成压力各向异性之间的相互作用，揭示中性碰撞对磁场增强的影响及电离等离子体中库仑碰撞的作用。
2024-07-23 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Enhancement of the non-resonant streaming instability by particle collisions
流动的宇宙射线可以激发非共振不稳定性，以它们的大部分动能为食，从而为种子磁场的指数增长提供动力。通过产生必要的湍流磁场，它被认为在冲击波中对宇宙射线的限制和加速起着关键作用。在这项工作中，我们提出了混合粒子在细胞模拟的非共振模式，包括Monte Carlo碰撞，并调查的不稳定性和粒子碰撞在背景等离子体中产生的压力各向异性之间的相互作用。对电离差等离子体的模拟证实了线性流体理论计算预测的质子-中性碰撞对不稳定性的快速衰减。相比之下，我们发现完全电离等离子体中的库仑碰撞并不反对磁场的增长，但在某些条件下抑制了压力各向异性，实际上增强了磁场放大。
2022-02-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Dynamics of strongly correlated ions in a partially ionized quantum plasma
本文提出了一种利用第一性原理分子动力学计算嵌入部分电离量子等离子体中强关联经典离子动力学的方案。动态筛选灰尘的方法乔伊斯和Lampe [物理评论快报。{ \bf 88}，095006（2002）被推广到量子系统。考虑到它们的动态屏蔽的离子-离子相互作用的线性响应的基础上，扩展的Mermin公式的电子被完全量子力学处理。该方案允许包括电子动力学，电子流，尾流效应和电子磁化的影响。
2008-10-09 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Energy partition in collisionless counterstreaming plasmas
High Energy Density Science Division, SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室高能密度科学部）；GAP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等技术学院等离子体与核聚火研究所GAP小组）
研究无碰撞反向流等离子体中能量分配，发现Weibel不稳定性驱动磁场增强，电流丝弯曲产生发电机型机制，电子加热与质量比相关。
2026-01-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electron acceleration by coherent laser pulse echelons in periodic plasma structures
我们考虑了一种可能性，使用一个梯队的相互相干的激光脉冲产生的新兴的CAN（相干放大网络）技术的直接粒子加速周期性等离子体结构。等离子体结构仅在Single Shot中存活。然而，由于它的简单性和预计非常低的生产成本，该结构可以在每一个千赫重复率的激光发射中被替换。我们讨论共振和自由流配置。共振等离子体结构可以捕获较长激光脉冲的能量，但限于约10^{14}\{ \rm W/cm^{2}}的中等激光强度，并且对结构质量非常敏感。自由流配置可以在高于10^{18}\，{ \rm W/cm^{2}}的激光强度下存活数十飞秒，使得远高于{ \rm TeV/m}的持续加速速率是可行的。在我们的完全电磁相对论粒子在细胞（PIC）模拟中，我们显示了一个测试电子聚束增益高达120\，{ \rm GeV}的距离为5.3\，{ \rm cm}。
2013-06-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Observation of electromagnetic filamentary structures produced by the Weibel instability in laser-driven plasmas
本文介绍了用中等强度的$\sim 2 \times 10^{14}$ W/cm $^2$，$\sim1$ ns激光产生的膨胀高能量密度（HED）等离子体中电子尺度结构的实验观察。观察到的结构具有与电子驱动的韦伯不稳定性一致的波长（$\sim 150-220 μm$）和生长速率（$\sim 0.4-1.0$ ns $^{-1}$），其中电子分布的各向异性小，即$A\sim 0.002$。这种不稳定性被认为是一个更好的匹配所观察到的现象比其他典型的场产生机制中发现的HED等离子体，包括逆流离子韦伯和磁热不稳定性。这些观察实验表明，第一次，电子韦伯不稳定性必须被认为是与其他磁场的产生和放大机制，在扩大烧蚀等离子体，这是无处不在的HED研究。它们还提供了物理学的洞察力，在大规模天体物理等离子体中产生磁场。此外，磁功率谱的检查表明，在低于电子拉莫尔半径的尺度上，可能与分析陀螺动力学预测$|B_k|^2\propto k^{-16/3}$匹配。
2022-09-06 physics.plasm-ph
Diffusive Shock Re-Acceleration
我们已经进行了二维混合模拟的非相对论性碰撞无冲击的存在下预先存在的高能粒子（“种子”），这样的研究适用于，例如，银河系宇宙射线（CR）的超新星遗迹（SNR）的冲击和太阳风高能粒子在日光层冲击的再加速。高能粒子可以通过一个我们称之为\emph{diffusive shock re-acceleration}的过程被有效地反射和加速，而不管激波的倾角如何。我们发现，再加速种子可以驱动上游激波中的流动不稳定性，并产生有效的磁场放大。这最终可以触发热质子的注入，即使在通常不能注入热粒子的斜激波。我们描述了反射种子中的电流，发现它趋向于一个普适值$J\simeq e n_{cr} v_{sh}$，其中$e n_{cr}$是种子电荷密度，$v_{sh}$是冲击速度。当我们的结果应用到信噪比，我们发现，银河系CR的再加速可以激发贝尔不稳定性的非线性水平在不到$\sim 10$年，从而提供了一个最低水平的磁场放大任何SNR冲击。最后，我们讨论了扩散激波再加速的相关性，也为其他环境，如日光层的冲击，银河超级气泡，星系团。
2018-04-30 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
High-order exponential solver method for particle-in-cell simulations
ELI ALPS, ELI-HU Non-Profit Ltd.（ELI ALPS, ELI-HU 非营利有限公司）；Doctoral School of Physics, Faculty of Science and Informatics, University of Szeged（塞格德大学科学与信息学院物理博士学院）
本文提出一种高阶指数求解方法，结合有限差分与时域方法，提高粒子-网格模拟的精度与局部性，用于研究激光-等离子体相互作用中的非线性过程。
2026-01-27 physics.comp-ph physics.plasm-ph
