Drift-Energy Replacement Effect in Multi-Ion Magnetized Plasmas
本研究揭示多离子磁化等离子体中的漂移能替代效应，指出碰撞跨场径向加料可在进出离子间直接传递漂移能，从而无需外部功率再循环并降低维持快速旋转的能耗。
2024-05-09 physics.plasm-ph
Laser Amplification in Strongly-Magnetized Plasma
本文研究了强磁化等离子体中激光脉冲在动磁流体力学波作用下的后向散射。当外部磁场既不垂直也不平行于激光传播方向时可能发生的磁化低频散射提供了比拉曼散射更高的不稳定性增长率和与布里渊散射相当的频率下移。除了允许更小等离子体的高增长率和允许宽范围泵浦源的0.1- 2%频率下移之外，MLF散射是放大的理想候选者，因为该过程支持极大的带宽，粒子模拟显示产生超短持续时间。在某些条件下，MLF散射也成为主要的自发反向散射不稳定性，这对磁化激光约束实验产生了影响。
2018-12-22 physics.plasm-ph
Unstable electromagnetic modes in strongly magnetized plasmas
确定了强磁化等离子体中可能不稳定的电磁模。该制度的不稳定性可能会脱颖而出相比，非相干电子回旋辐射进行了探讨。这些模式与惯性约束聚变和伽马射线暴有关。
2012-11-03 astro-ph.HE physics.optics physics.plasm-ph
The effect of time-varying flow-shear on the nonlinear stability of the boundary of magnetized toroidal plasmas
本文提出了一个唯象的、非常一般的广义复Ginzburg-Landau方程模型，用以研究环形磁化高温等离子体边界准周期流体不稳定性（称为边缘局域模）的动力学行为。该模型再现了在KSTAR托卡马克高约束态等离子体中观察到的边界不稳定性的关键动力学特征，包括准稳态，其特征在于场对准的非模态本征模，不同本征模之间的过渡，以及在弛豫之前快速过渡到非模态非模态结构。据发现，列入随时间变化的垂直剪切流是至关重要的再现所观察到的动力学特征。
2017-09-23 physics.plasm-ph
Three-wave interactions in magnetized warm-fluid plasmas: general theory with evaluable coupling coefficient
共振三波耦合是非线性介质中波相互作用的一种重要机制。当介质是磁化的热流体等离子体时，通过使用多尺度微扰展开求解流体-麦克斯韦方程组到二阶，导出了先前未知的耦合系数公式。该公式不仅具有一般性，而且具有可评价性，从而可以确定任意三个以任意角度传播的共振相互作用波的耦合系数的数值。作为一个例子，耦合系数控制激光散射的评估。在与磁化惯性约束聚变实验相关的条件下，激光从磁化等离子体波中散射，并且生长速率在倾斜角度处被修改。作为另一示例，评估两个阿尔文波之间经由声波的耦合系数。在与日冕相关的条件下，平行阿尔文波的衰减只是稍微倾向于精确的后向几何。
2019-03-07 physics.plasm-ph
Synchronized Catastrophic Collapse and Extreme Intensity Amplification of Ultra-Intense Pulses in Near-Resonance Magnetized Plasma
该研究通过调整接近回旋共振的外部磁场，实现了超高强度脉冲在近共振磁化等离子体中的同步灾难性坍缩与极端强度放大。
2025-12-27 physics.plasm-ph
Transport Barriers in Magnetized Plasmas -- General Theory with Dynamical Constraints
提出电荷加权粒子通量为零的动力学约束可阻止不稳定性获取强梯度自由能，密度梯度超阈值起稳定作用，从而无需速度剪切即可扩展磁化等离子体中输运壁垒的形成与维持范围。
2023-10-26 physics.plasm-ph
Role of self-generated magnetic fields in the inertial fusion ignition threshold
在惯性约束聚变内爆过程中，在热点不对称性周围的不稳定界面处，磁场自发增长。虽然难以测量，理论上的考虑和数值模拟预测，在目前的国家点火设施实验的场强超过5kT。电子的磁约束约束则使热点热损失减少> 5%。我们证明了这一点，通过磁后处理的二维xdos流体动力学模拟数据在爆炸时间。然后，我们推导出一个模型的自磁化，发现它与停滞温度的平方和面密度成反比。然后，自磁化劳森分析给出了略微降低的点火阈值。与时间相关的热点能量平衡模型证实了这一发现，与磁场四倍的融合产量近阈值参数。包含磁化多维流体不稳定性可能会进一步改变点火阈值，并将成为未来工作的主题。
2022-03-15 physics.plasm-ph
Self-confinement of relativistic pair beams in magnetized interstellar plasmas: the case of pulsar X-ray filaments
Columbia University（哥伦比亚大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
研究脉冲星X射线细丝等现象挑战宇宙射线传输标准图景的问题，通过全动力学二维粒子模拟，发现电荷中性对束能自发产生净电流，驱动非共振流不稳定放大磁场，为电荷不对称和粒子自约束提供途径。
2026-07-20 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Potential Vorticity Transport in Weakly and Strongly Magnetized Plasmas
缠结磁场，通常与有序的平均场共存，对许多等离子体中的湍流和动量输运有重大影响，包括在太阳速跃层和磁约束装置中发现的那些。本文提出了一种新的平均场论来研究$β$ -平面磁流体动力学（MHD）和漂移波湍流中的位涡混合。我们的研究结果表明，均方随机场强烈降低雷诺应力相干。这种退相干的位涡通量由于随机场散射导致抑制动量输送和纬向流的形成。简单的计算表明，随机场对剪切涡倾斜反馈环的破坏是其物理机制的关键。确定了一个量化功率阈值增量的无量纲参数，并用于评估随机场对L-H跃迁的影响。本文讨论了随机场的一个阻弹性网络模型。
2020-12-19 physics.plasm-ph
An improved nonlocal electron heat transport model for magnetized plasmas
针对现有磁化等离子体多群模型准确性不足且缺乏非局域磁场修正方法的问题，本文提出改进的非局域多群模型，通过修正扩散源项、引入含密度扰动的Biermann电场方程及Nernst速度非局域修正，经测试能准确预测非局域效应关键现象。
2025-08-24 physics.plasm-ph
Three-wave scattering in magnetized plasmas: from cold fluid to quantized Lagrangian
在磁化等离子体中，由外部泵浦或内部不稳定性产生的大振幅波可以通过三波相互作用散射。虽然三波散射在前向或后向几何中是众所周知的，但当波在磁化等离子体中相互成角度传播时会发生什么仍然是未知的，主要是由于这个问题的分析困难。在本文中，我们克服了这一分析困难，并找到了一个方便的公式冷，均匀，磁化等离子体中的三波耦合系数在最一般的几何形状。这是通过系统地解决流体麦克斯韦模型的二阶使用多尺度微扰展开。当我们将耦合系数的一般公式重新表示为量子化拉格朗日量的S矩阵元素时，它变得透明。利用量子化的拉格朗日量，可以绕过微扰解，直接由等离子体的线性响应得到非线性耦合系数。为了说明如何计算冷耦合系数，我们给出了一组参与波是准横向或准纵向的例子。在这些例子中，我们确定的三波散射的角度依赖性，并证明后向散射不一定是磁化等离子体中最强的散射通道，在unmgnetized等离子体中发生的情况相反。我们的方法给出了一个更完整的图片，超越简单的准直几何形状，注入波如何可以在磁约束设备中衰减，以及激光如何可以在磁化等离子体目标散射。
2017-05-27 physics.plasm-ph
Particle-in-cell studies of fast-ion slowing-down rates in cool tenuous magnetized plasma
我们报告在冷，弱磁化，弱耦合等离子体的电子回旋半径，$ρ_{e}$，是可比或小于德拜长度，$λ_{De}$，和快离子速度超过电子热速度，在该制度中，电子响应可能会受到阻碍的快离子能量损失率的3D-3V粒子在细胞中的模拟。这些模拟使用显式算法，空间上解决$ρ_{e}$和$λ_{De}$，并在时间上解决电子回旋和等离子体频率。对于具有各向同性速度分布的单能稀快离子，这些慢化时间、$τ_{s}$、\versus快离子电荷的标度研究与非磁化慢化理论一致;在外加磁场下，$τ_{s}$之间在交叉场和平行场方向上没有一致的各向异性。缩放的快离子电荷被确认为一种可行的方式，以减少所需的计算时间为每个模拟。这些慢下来的过程的影响描述的一个磁约束聚变的概念，小，先进的燃料，场反转配置设备。
2018-03-13 physics.plasm-ph
Magnetic Confinement of an Ultracold Neutral Plasma
我们证明了磁约束的超冷中性等离子体（UCNP）在零的双锥尖，或四极磁场。最初，UCNP由于电子热压力而膨胀。当等离子体遇到更强的场时，膨胀减慢，密度分布随场而变化。UCNP电子在大部分等离子体上被强烈磁化，而离子磁化仅在边界处显著。观察表明，电子和离子主要被捕获的磁镜和双极电场分别。限制时间接近0.5毫秒，而非磁化等离子体在几十微秒的时间尺度上消散。
2020-10-30 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Investigation of Laser Plasma Instabilities driven by Coupled High-Power Laser Beams in Magnetized Underdense Plasmas
University of Bordeaux（波尔多大学）；INRS EMT（国家研究研究所电磁学与技术中心）；Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses, UMR 7605 CNRS-CEA-École Polytechnique- Université Paris VI（高强度激光利用实验室）；CNRS, LNCMI, Univ Toulouse 3, INSA Toulouse, Univ Grenoble Alpes, EMFL（法国国家科学研究中心低磁场强电流实验室）；ELI-NP, ”Horia Hulubei” National Institute for Physics and Nuclear Engineering（极高性能激光设施-核物理与工程霍里亚·胡卢贝伊国家研究所）；Sorbonne Université, Observatoire de Paris, Université PSL（索邦大学、巴黎天文台、巴黎文理研究大学）
本文研究了多束高功率激光在磁化稀疏等离子体中传播时的受激布里渊和拉曼散射不稳定性，探讨了交叉干扰效应对其的影响，并提出新的理论模型以评估其对惯性约束聚变的潜在益处。
2026-03-16 physics.plasm-ph
Comparative Study of the Surface Potential of Magnetic and Non-magnetic Spherical Objects in a Magnetized RF Discharge Plasma
我们报告的时间平均表面浮动电位的磁性和非磁性球形探头（或大灰尘颗粒）浸没在磁化电容耦合放电测量。在这项研究中，球形探针的尺寸取大于德拜长度。球形探针的表面电势首先增加，即在低磁场（B $<$ 0.05 T）下变得更负，达到最大值，并且随着磁场强度（B $>$ 0.05 T）的进一步增加而减小。在B场存在下，表面电势的变化率主要取决于背景等离子体和物体的材料类型。结果表明，磁性球的表面电位比非磁性球探头更高（更负）。因此，在磁化等离子体中，较小的磁性球比较大的非磁性球在其表面上收集更多的负电荷。不同尺寸的球形探针具有几乎相同的表面电位以上的阈值磁场（B $>$ 0.03 T），暗示了较小的作用的大小依赖于球形物体的表面电位。球形探针的表面电势的变化是基于在外部磁场的存在下由于电荷限制和交叉场扩散而对其表面的收集电流的修改来理解的。
2020-08-21 physics.plasm-ph
Resistive diffusion and radiative cooling effects in magnetized oblique shocks
本文在COBRA脉冲功率装置上通过铝爆炸丝阵列产生超阿尔芬速度等离子体流，经有角度障碍物偏转形成垂直型磁化斜激波，实验发现其激波角更浅、密度压缩更高，需用同时包含电阻扩散和辐射冷却的模型才能解释。
2025-08-18 physics.plasm-ph
Two-plasmon decay instability and 3/2 harmonic generation in inhomogeneous magnetized plasma
本研究针对惯性约束聚变黑腔中的双等离子体衰变不稳定性，在考虑热效应的非均匀磁化等离子体中开展研究，发现直流磁场增强会提升不稳定性发展速率与3/2谐波边带强度，电子温度升高则起相反作用。
2024-09-12 physics.optics physics.plasm-ph
Laser-produced magnetic-Rayleigh-Taylor unstable plasma slabs in a 20 T magnetic field
磁化激光产生的等离子体是许多新的实验室天体物理学和惯性约束聚变研究以及工业应用的核心。在这里，我们提供了第一个完整的描述三维动力学的激光驱动等离子体羽在20 T的横向磁场扩展。等离子体被磁场准直成细长的、快速伸长的板，其等离子体-真空界面对于“经典”的、流体状的磁化瑞利-泰勒不稳定性的增长是不稳定的。
2019-10-30 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
Neural network predictions of plasma confinement loss in Wendelstein 7-X pellet-fueled discharges
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；SUNY Cortland（纽约州立大学科特兰分校）；MIT Plasma Science and Fusion Center（麻省理工学院等离子体科学与聚变中心）
本研究开发数据驱动模型，预测W7-X弹丸加料放电中等离子体失去增强约束的剩余时间，模型预测精度达90%以上且评估迅速，可用于优化弹丸注入的实时控制系统。
2026-08-20 physics.plasm-ph
Spherical compression of an applied magnetic field in inertial confinement fusion
University of Delaware（特拉华大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
研究通过球形压缩磁场增强聚变产率，提出分析模型展示压缩磁场拓扑结构，并发现镜场抑制效果最强，轴向场次之。
2026-03-09 physics.plasm-ph
Magnetized ICF Implosions: Scaling of Temperature and Yield Enhancement
本文研究外加磁场对惯性约束聚变内爆产额和热斑温度的影响，推导了温度与产额的放大标度关系，结合多维度模拟分析了热斑形状、驱动不对称性、扰动强度等因素的作用，发现增强磁场可通过磁张力抑制扰动带来额外增益。
2021-12-10 physics.plasm-ph
Free magnetized knots of parity-violating deconfined matter in heavy-ion collisions
我们证明了在夸克-胶子等离子体中的局域宇称破缺支持了由超强磁场稳定的退禁闭热夸克物质的自由（Meta）稳定结的存在。结中的磁场类似于核聚变的磁约束方法中的球马克等离子体状态。结的大小是量子化的，与夸克-胶子等离子体的手征电导率成反比。宇称对称性在纽结内部被打破。在结的衰变中产生的颗粒具有不寻常的方位角分布和特定的风味含量。我们认为，这些结可能会产生在非中心重离子碰撞。
2010-02-07 hep-ph hep-th nucl-ex
Density limit in a first principles model of a magnetized plasma in the Debye--Hückel approximation
关于各种聚变装置的一个关键问题是，由于外部磁场的约束是失去超过临界密度，而这种事实显然是缺乏一个广泛接受的第一原理解释。本文利用统计力学的标准方法，在德拜--休克尔近似下，给出了等离子体存在一个密度阈值，对应于从有序到混沌的转变，这种有序运动是指作用在单个电子上的洛伦兹力超过了库仑力的扩散作用。密度极限与磁场的平方成正比，与大量聚变装置中等离子体坍缩的经验数据吻合得并不差。
2011-12-05 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Burn Propagation in Magnetized High-Yield Inertial Fusion
本研究通过Chimera程序的磁流体动力学模拟，探究预加磁场对惯性约束聚变点火与燃烧传播的影响，识别出三种磁化燃烧传播机制，发现磁场会导致燃烧各向异性并改变内爆动力学，为高增益磁化靶设计优化提供依据。
2024-10-02 physics.plasm-ph
Characterization of the stability and dynamics of a laser-produced plasma expanding across strong magnetic field
本研究通过大规模三维磁流体动力学模拟，探究了数十特斯拉横向磁场中激光产生等离子体的膨胀特性，揭示了磁化瑞利-泰勒不稳定性的结构作用及初始速度扰动引发的扭结运动对传播的影响，为相关领域研究提供了动力学依据。
2021-05-28 physics.plasm-ph
Fusion in a nanoshell: Harnessing plasmonic fields for nuclear reactions
本文提出利用高强度激光辐照充满重水的金属纳米壳层，通过等离激元共振增强内部电场加速氘核至约10 MeV以诱发核聚变，并评估了该方案的聚变率与反应堆可行性。
2025-04-04 physics.optics physics.plasm-ph
Hot-spot model for inertial confinement fusion implosions with an applied magnetic field
本文开发了考虑轴向磁场引起的二维Braginskii各向异性热流的半解析热斑模型，解释了磁化对径向温度分布的影响，并预测了中心温度放大和产额增强，与NIF实验数据吻合。
2025-02-28 physics.plasm-ph
Space Time Algebra Formulation of Cold Magnetized Plasmas
本文利用 Clifford 代数将冷多组分无损耗磁化等离子体的 Maxwell 方程表述为含场、极化和电流的 Dirac 型 Hermitian 演化方程，以支持无坐标、通用离散与量子计算实现。
2024-12-06 physics.plasm-ph
Excitation of lower hybrid and magneto-sonic perturbations in laser plasma interaction
低杂波（LH）和磁声波（MS）是磁化等离子体的常见波型。这些模式在许多现象中起着重要的作用。在磁约束核聚变实验中，低杂波常用于电流驱动和加热。LH波和MS波在各种天体物理和空间等离子体观测中都被观测到。这些波涉及离子运动，因此在高功率脉冲激光实验中没有被考虑。本文用粒子模拟方法研究了激光等离子体相互作用中低杂波激发和磁声激发的一种简单机制。详细研究了这些模式的形成和传播特性。产生这些扰动的方案依赖于在等离子体中施加强磁场来约束激光电场中较轻电子物种的运动。选择磁场强度以使较重的离子在激光频率下不被磁化。这有助于LH波的激发。另一方面，在与激光脉冲持续时间相关的较慢的时间尺度下，甚至离子也显示出磁化响应，并且观察到磁声激发被激发。
2020-08-24 physics.plasm-ph
Ray tracing methods for wave propagation in moving anisotropic media : application to magnetized plasmas
针对运动各向异性介质中的波传播，提出基于洛伦兹变换有效色散关系的射线追踪方法，并应用于磁化等离子体，为高阶展开奠定基础。
2024-07-19 physics.optics physics.plasm-ph
Design and Modeling of Indirectly-Driven Magnetized Implosions on the NIF
本文研究NIF上利用磁场减少热点能量损失，设计磁化黑腔实验，并通过辐射磁流体模拟验证磁场对聚变产额和热点温度的提升效果。
2024-04-19 physics.plasm-ph
Escape and transport in chaotic motion of charged particles in a magnetized plasma under the influence of two and three modes of drift waves
本研究利用哈密顿模型分析了托卡马克边缘等离子体中两波和三波构型对粒子逃逸与输运的控制，发现第三波通过增加盆地熵提高逃逸率并抑制混合，为优化约束提供了策略。
2025-06-24 nlin.CD physics.plasm-ph
Magnetized ICF implosions: Non-axial magnetic field topologies
本文研究了轴向、磁镜、会切和闭合磁力线四种磁场拓扑在球形惯性约束聚变内爆中的应用，发现闭合磁力线对热点性能提升最大，离子温度在α加热前提高2倍，电子温度超100 keV，为靶丸内爆的根本性重新设计提供了可能。
2024-11-15 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Kinetic treatment of magnetized and collisionless plasma near a wall
带电粒子围绕磁力线旋转，这一特性被用来在磁约束聚变装置中约束等离子体。典型地，回转半径与系统尺寸相比是小的，并且因此回转运动可以被平均掉。由此产生的带电粒子运动紧密地跟随磁场线。在聚变装置的边缘，磁场通常以浅角度撞击在壁上。一个边界层的形式，其中的等离子体密度的变化超过了一个特征距离从壁的离子回旋半径的顺序，因为离子被吸收在他们的回旋运动。这种边界层被称为磁预鞘，并且通常是无碰撞的和准中性的。重要的是，该区域中的电场使离子回旋轨道变形，使其非圆形，从而影响离子密度分布。求解磁预鞘相当于获得自洽电场，对于该电场，净电荷密度为零。在这篇论文中，我假设一个小的磁场角和小的梯度平行于壁发展的渐近理论的磁预鞘，这是用来获得离子密度。小，但至关重要的，贡献的一部分，轨道附近的墙包括在内。为了证明理论的情况下，没有任何梯度平行于壁，我计算数值的自洽静电势假设电子密度是玻尔兹曼分布。利用该模型研究了磁预鞘特性与磁场角和离子温度的关系。得到了穿过磁预鞘的离子的分布函数，这对预测聚变装置壁面的溅射量和侵蚀量具有重要意义。
2018-11-24 physics.plasm-ph
Magnetization around mix jets entering inertial confinement fusion fuel
已知在惯性约束聚变内爆中，工程特性会导致烧蚀材料射流进入燃料热点。比尔曼电池机制将它们包裹在自生的磁场中。我们表明，较高的Z射流有一个额外的热电磁源项，这是不存在的氢射流，通过动力学模拟验证。它的大小与比尔曼项相似。然后，我们包括在一个扩展的磁流体动力学方法后处理的xeros辐射流体动力学内爆模拟。模拟包括胶囊填充管的精确模型，产生被4000 T磁场包裹的致密碳射流。一个简单的球形碳混合物模型表明，这绝缘的电子热传导足以导致收缩的射流光学厚的平衡。密度更大的磁化射流流体动力学可以改变其核心穿透力，从而改变最终的混合质量，这是众所周知的，是很好地与聚变产率下降。充分探索这一点将需要自洽磁流体动力学模拟。这种自磁化的实验特征可能出现在高能中子谱中。
2020-07-08 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Optimisation of Gyrokinetic Microstability Using Adjoint Methods
本文利用伴随方法高效计算回旋动理学微不稳定性增长率对参数的导数，并展示其在托卡马克等离子体ITG不稳定性优化中的显著加速效果。
2024-03-19 physics.plasm-ph
Magneto Inertial Fusion Based on a Cusp Field Configuration
研究了激光驱动磁通压缩中预种子磁场的尖形位形。所提出的配置提供了比参考文献[O. V. Gotchev等人，聚变能源杂志27（2008）25-31。从而导致更好的热聚变等离子体的磁绝缘。我们建立的模型考虑了（i）磁化靶内爆，（ii）磁通量压缩，（iii）磁阱中的粒子损失。控制该过程的关键参数是内爆时间与粒子损失时间的比率。
2009-12-01 physics.plasm-ph
A first principles explanation for the density limit in magnetized plasmas
磁约束核聚变研究面临着一个严峻的问题，即核聚变装置所需的电子密度。事实上，高密度是获得高效率的必要条件，而经验发现，灾难性的破坏性事件发生在密度超过最大值n^M_e时。另一方面，尽管有大量的理论工作，但没有广泛接受的密度极限的第一原理模型（见[1]，摘要）。在这里，我们提出了一个简单的微观模型的磁化等离子体适用于托卡马克，密度极限的存在被证明。这种性质被证明是点电荷电动力学的一个普遍的集体特征，而在连续近似中却失去了这种特征。我们发现的定律是n^M_e = 1.74 1/（me c^2）B^2/ μ_0，（1），其中μ_0是真空磁导率，c是光速，me是电子质量，B是磁场。如图1所示，理论极限（大圆圈）与经验数据相当吻合，实际上对于基于第一原理的模型来说，这是一个令人惊讶的好结果，没有可调参数。
2010-02-01 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Integrated Radiation-Magneto-Hydrodynamic Simulations of Magnetized Burning Plasmas. I. Magnetizing Ignition-Class Designs
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
本研究通过磁化点火类设计，发现施加磁场可显著提升聚变产额和中子产额，尤其在N221204和N210808试验中表现出显著增强。
2026-01-19 physics.plasm-ph
A structure-preserving multiscale solver for particle-wave interaction in non-uniform magnetized plasmas
本文提出一种结合守恒局部间断伽辽金格式与轨迹平均方法的结构保持多尺度求解器，用于非均匀磁化等离子体中粒子-波相互作用，严格保持守恒律并降低计算成本。
2025-05-26 cs.NA math.NA physics.plasm-ph
Development of Richtmyer-Meshkov and Rayleigh-Taylor Instability in presence of magnetic field
从天体物理到惯性约束聚变（ICF），流体不稳定性（如Rayleigh-Taylor、Richtmyer-Meshkov和Kelvin-Helmholtz不稳定性）可以发生在广泛的物理现象中。在存在横向磁场时，R-M和R-T不稳定性随磁压和流体动压的方向而被抑制或增强。同样，如果两种流体都是导电的，则两种流体的界面可能振荡。而在线性情况下，磁场对磁感应强度没有影响。
2011-01-20 physics.plasm-ph
Effect of collisions on the plasma sheath in the presence of an inhomogeneous magnetic field
本文研究了低压磁化等离子体鞘层性质对非均匀磁场中离子-中性粒子碰撞的依赖性。考虑了自洽的一维双流体水动力学模型，并对方程组进行了数值求解。研究表明，等离子体鞘层的宽度扩大和空间电荷增加的碰撞。离子与中性粒子的碰撞和不均匀的磁场限制了离子向表面的运动。通过选择合适的磁场配置和离子-中性碰撞频率，可以控制离子向壁的运动。同时还对两种不同磁场配置进行了比较，以区分现场常见的情况。这项研究的结果应该有助于理解等离子体约束和等离子体处理材料中离子的复杂动力学。此外，目前的工作旨在建立一个框架，磁化等离子体的任何任意磁场配置文件的双流体建模。这里提供的分析应作为今后在相关领域开展工作的基础。
2021-05-01 physics.plasm-ph
Maximum entropy states of collisionless positron-electron plasma in a dipole magnetic field
构建了偶极磁场约束无碰撞正负电子等离子体最大熵状态的理论模型，通过分析三个绝热不变量对相空间分布函数的影响，证明了在广泛物理参数下两种粒子的有效约束，并通过数值评估验证了该理论。
2022-11-22 physics.plasm-ph
Transition from order to chaos, and density limit, in magnetized plasmas
我们知道，在磁场中的等离子体，在微观上被认为是一个点电荷系统，可以以磁化状态存在，因此保持被限制，因为它处于有序的运动状态，带电粒子横向于磁场进行旋转运动。在这里，我们给出了一个阈值的估计，超过这个阈值，横向运动变得混乱，电子无法执行甚至一个回旋，所以击穿应该发生，完全失去限制。这个估计是用微扰论的方法得到的，把由于所谓的微场而作用在每个电子上的微扰力，即，所有其他电荷产生的电场。我们首先得到一个一般的阈值关系，其中涉及到微场的波动。然后，利用Iglesias，Lebowitz和MacGowan给出的具有中和背景的单组分等离子体模型的公式，得到了阈值的确定公式，它对应于密度极限随外加磁场的平方而增加。这样的理论密度极限被发现很好地符合聚变机崩溃的经验数据。
2012-02-17 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Production and magnetic self-confinement of $e^-e^+$ plasma by an extremely intense laser pulse incident on a structured solid target
提出利用超强圆偏振单脉冲与锥形空腔固体靶相互作用，借助三维QED-PIC模拟证明可产生强磁场并大量生成、长效约束电子-正电子对等离子体。
2024-09-13 physics.optics physics.plasm-ph
A cylindrical implosion platform for the study of highly magnetized plasmas at LMJ
在惯性约束聚变（ICF）实验中使用磁场的潜在好处的研究已经引起了新的实验平台，如Z机（桑迪亚国家实验室）的磁化线性惯性聚变（MagLIF）方法，或OMEGA（激光能量学实验室）的激光驱动等效方法。在兆焦耳级激光设施（如激光兆焦耳（LMJ）或国家点火设施（NIF））中实施这些平台对于实现自我维持的核聚变至关重要，并扩大了通过更高压缩可以实现的磁化水平。在本文中，我们提出了一个完整的设计，实验平台的磁化内爆使用的圆柱形目标在LMJ。种子磁场是使用激光驱动线圈靶沿圆柱体的轴产生的，与脉冲功率场发生器相比，最大限度地减少碎片并增加诊断访问。我们提出了一个全面的模拟研究与这些线圈目标产生的初始B-场，以及2维扩展磁流体动力学（MHD）模拟表明，一个5T的初始B-场被压缩到25kT内爆。在这种情况下，电子被磁化，这严重改变了停滞时的等离子体条件。特别地，在热点中，电子温度增加（从1keV到5keV），而密度降低（从40gcc到7gcc）。我们将讨论如何使用X射线成像和光谱学以及粒子诊断来诊断这些变化。我们建议同时使用两种掺杂剂的燃料（Ar和Kr）作为光谱示踪剂。我们表明，这引入了一个有效的空间分辨率在等离子体中，允许明确的观察B-场效应。此外，我们提出了一个计划，在LMJ的这种未来的实验。
2022-07-01 hep-ex physics.plasm-ph
Nonlocal Model for Electron Heat Flux and Self-generated Magnetic Field
本研究针对惯性约束聚变中磁场动理学效应建模局限于通量限制器的问题，提出可同时还原热传导与磁场动理学效应的非局域模型，发现非局域效应会改变激光烧蚀磁场分布，或影响ICF流体不稳定性。
2025-10-30 physics.plasm-ph
Experimental observations of microturbulence-suppressed parallel heat conduction in a weakly collisional, high-\b{eta} plasma
University of Oxford（牛津大学）；Rutherford Appleton Laboratory（鲁瑟福阿普尔顿实验室）；AWE（英国原子武器研究局）；University of Chicago（芝加哥大学）；Gettysburg College（盖茨堡学院）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）；University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）
在Orion激光设施上实验证实，高β弱碰撞等离子体中磁微湍流可将平行热传导抑制至少一个数量级，为修正热传导理论提供了首个实验室证据。
2026-10-07 physics.plasm-ph
Massive, Long-Lived Electrostatic Potentials in a Rotating Mirror Plasma
本文提出在旋转镜等离子体中通过同时抑制漂移流剪切和平行电流，实现内部大电压降而边界小电压降，从而突破材料耐受极限，为磁化等离子体承受更大稳态电压降开辟可能。
2024-05-27 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
Bump formation in the runaway electron tail
当平行电场超过临界值时，磁化等离子体中会产生逃逸电子。对于能量通常达到数十MeV的这种电子，与同步辐射反应的Abraham-Lorentz-Dirac（ALD）辐射力是显著的，并且可以是限制电子加速的主导过程。使用相对论有限差分Fokker-Planck代码LUKE [Decker & Peysson，Report EUR-CEA-FC-1736，Euratom-CEA，（2004）]和CODE [Landreman et al，Comp.Phys.Comm.185，847（2014）]研究ALD力对均匀等离子体中逃逸电子动力学的影响。在ALD力的作用下，我们发现当电场足够大时，在电子分布函数的尾部会形成一个凸起。我们还观察到，在凸块逃逸电子的能量增加的电场幅度，而人口增加的体电子温度。凸块的存在将电子分布分为逃逸束和体粒子数。这种机制可能会引起束等离子体类型的不稳定性，这反过来又会从逃逸的电子中抽取能量并改变它们的约束。
2015-03-16 physics.plasm-ph
Charged Particle Diffusion in a Magnetic Dipole Trap
当颗粒被磁化时，扩散过程受到环境磁场的影响。当熵增加时，磁矩的恒定性会产生限制。在这里，我们比较了在两个不同的系统，Penning-Malmberg陷阱和磁偶极子陷阱的电场的随机波动所造成的E-交叉-B扩散。通过对系统不变测度的遍历性分析，导出了系统的Fokker-Planck方程。在偶极磁场中，粒子向内扩散并聚集在较高的磁场区域中，而在均匀磁场中，粒子从约束区域向外扩散。在更一般的一类磁场中的类似输运的性质也作了简要的讨论。
2017-10-03 math-ph math.MP physics.plasm-ph
