Collisionless Shocks Mediated by Shear-Flow Magnetic Fields in Ultraintense-Laser-Produced Counter-Streaming Plasmas
研究通过粒子-网格模拟揭示了超高强度激光产生反向流等离子体中，剪切流离子-魏贝尔不稳定性通过生成磁场介导无碰撞激波形成，显著降低了激波形成时间和激光能量需求。
2025-11-25 physics.plasm-ph
Counter-Streaming Beams in Collisionless Pair Plasma Instability Systems III: Collisionless Heating, Acceleration, and Radiation
本文研究无碰撞对等离子体中韦伯不稳定性形成的大电流丝合并的能量转换与动力学效应，并探讨相关辐射过程与抖动及同步辐射的联系。
2025-10-24 physics.plasm-ph
Counter-streaming heat-flux closure for electron-only collisionless magnetic reconnection
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Universidade de Lisboa（里斯本大学）
研究仅电子无碰撞磁重联中电子热通量问题，通过粒子模拟找到其物理起源是电流片两侧电子亚群反向流，据此提出新流体闭合，能在低参数时准确捕捉相关物理量，实现高效流体建模。
2026-07-09 physics.plasm-ph
Electron Weibel Instability in Relativistic Counter-Streaming Plasmas with Flow-Aligned External Magnetic Fields
研究了两个对称逆流相对论电子等离子体在恒定均匀的外磁场中驱动的韦伯不稳定性，也称为电流驱动不稳定性.线性和非线性阶段的不稳定性进行了研究，使用分析建模和粒子在细胞（PIC）模拟。虽然以前的研究已经描述了磁场的稳定效果，我们在这里表明，饱和阶段只受到微弱的影响。在相对论冷流体框架下，考虑单个不稳定模，详细讨论了导致饱和的不同机制。外场的应用导致大波长的饱和水平略有增加，而它不影响小波长。多模和温度效应进行了研究。虽然在大的温度下的饱和水平是独立的外部磁场，在小的，但有限的温度下，在外部磁场的存在下，不同的模式之间的竞争导致相对于未磁化的情况下较低的饱和水平。
2016-12-12 physics.plasm-ph
Interaction of counter-streaming plasma flows in dipole magnetic field
在实验室条件下研究了偶极磁偶极子中逆流超声速等离子体流的瞬态相互作用。第一个准定常流是由teta箍缩产生的，并在磁偶极子周围形成一个磁层，同时聚焦在偶极子盖表面的激光束发射第二个爆炸等离子体，从内偶极子区域向外扩展。激光等离子体的能量足以破坏磁场并在背景等离子体中扫过很长距离。探测器的测量表明，在远离最初形成的磁层的地方，激光等离子体本身携带着一个方向相同的磁场，但在所考虑的距离上，它的值比真空偶极场大一个数量级。由于没有观察到激光等离子体前端磁场的压缩，因此实现的相互作用不同于以往的实验和理论模型中激光等离子体膨胀到均匀磁化背景中的情况。根据所获得的数据推断，激光等离子体在通过内磁层扩展时拾取由背景等离子体形成的磁化壳层，并将其携带到先前存在的磁层之外的大距离。
2017-11-07 physics.plasm-ph
Characterizing filamentary magnetic structures in counter-streaming plasmas by Fourier analysis of proton images
质子成像是探测等离子体中电磁场的有力工具，可提供场拓扑的路径集成图。然而，在场结构高度不均匀的情况下，从质子图像推断基础场的空间特性可能是困难的。这个问题的例子是最近的实验，使用质子成像探测的无碰撞逆流等离子体中的韦伯不稳定性所产生的附加磁场结构。在本文中，我们进行分析和数值分析的质子图像的系统包含许多磁丝。我们发现，在一般情况下，质子图像上观察到的功能并不直接对应于磁丝之间的间距（磁波长），如先前所假设的，而是对应于细丝的大小。我们证明了这一结果的合成质子图像的傅立叶分析许多随机配置的磁丝。我们的结果有助于指导解释实验质子图像的等离子体中的磁性结构。
2019-10-09 physics.plasm-ph
Hierarchy of instabilities for two counter-streaming magnetized pair beams
分析了两对逆流光束碰撞时产生的不稳定性。一个引导磁场被考虑，而两个光束被认为是相同的和冷的。不稳定性分析进行了全面的\textbf{k}频谱，允许推导出的主导不稳定模式的层次图，在初始光束能量$γ_0$和磁场强度参数$Ω_B$。四个不同的区域的$(Ω_B,γ_0)$相空间被确定，每一个由不同种类的模式。分析还揭示了“三相点“的存在，其中3种不同的模式增长完全相同的速率。可以推导出一些解析表达式，无论是模式的增长率，或为4个区域之间的边界。
2016-05-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Disruption of current filaments and isotropization of magnetic field in counter-streaming plasmas
我们研究了在弱磁化逆流等离子体中由韦伯（或称电流诱导）不稳定性产生的电流丝的稳定性。结果表明，共振之间存在的载流离子和纵向漂移扭结模式，强烈变形，并最终打破电流丝。共振模式的波长，增长率和饱和度的分析估计推导和验证的三维粒子在细胞模拟。此外，自洽模拟逆流等离子体表明，这种漂移扭结模式是占主导地位的流动的减速和各向同性的磁场，在形成无碰撞冲击中发挥重要作用。
2018-05-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-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
Perpendicular Diffusion in the Transport of Solar Energetic Particles from Unconnected Sources: The Counter-streaming Particle Beams Revisited
在某些太阳高能粒子（SEP）事件中，观测到在初始阶段，在90度俯仰角附近具有通量深凹陷的逆流粒子束。社会上有两种不同的解释来解释这个有趣的现象。一种解释是，在观察者之外有一个外部反射边界或磁镜。另一种考虑了垂直扩散对SEPs在行星际空间传输过程的影响。在这项工作中，我们重新审视的SEP事件中观察到的逆流粒子束的问题，并讨论了可能的机制，负责形成这种现象。我们澄清了以前工作中的一些结果。
2015-11-30 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.geo-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
Hierarchy of instabilities for two counter-streaming magnetized pair beams: influence of field obliquity
最近研究了两个逆流对等离子体在流动对齐磁场上相互作用时的不稳定模式的层次[PoP \textbf{23}，062122（2016）]。这里的分析扩展到任意倾斜的磁场的情况。这两个等离子体壳最初是冷的和相同的。对于场和初始流之间的任何角度$θ\in [0,π/2]$，不稳定模式的层次是根据壳层的初始洛伦兹因子$γ_0$和由表示为$σ$的参数测量的场强来数值确定的。对于$θ=0$，四种不同的模式可能导致线性相位。对于较大的$θ$，该层次结构简化了，部分原因是在这种状态下韦伯不稳定性不再能被取消。对于$θ>0.78$（44 $^\circ$）和相对论区域，韦伯不稳定性总是支配相互作用。在非相对论区域，由于相互作用变为场无关，所以体系变为$θ$无关。结果，双流不稳定性成为占主导地位的一个，而不管场的不稳定性。
2017-05-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nuclear Fusion in Laser-Driven Counter-Streaming Collisionless Plasmas
核聚变反应是自然界中为恒星提供动力和产生新元素的最重要过程，也是理解宇宙核合成的核心。研究接近真实天体物理条件的全等离子体环境中的反应至关重要。利用激光驱动的逆流无碰撞等离子体，在27 keV的类伽莫夫窗口中研究了D-$+$-D-$\rightarrow n +^3$-He聚变.结果表明，天体物理核反应产额可以通过自生电磁场和等离子体的集体运动来调制。这种等离子体型小型对撞机为在地球实验室中研究天体物理学感兴趣的能量可调的等离子体核反应提供了一种新的工具。
2016-11-12 astro-ph.IM nucl-ex physics.plasm-ph
Quantum electrodynamic effects on counter-streaming instabilities in the whole \textbf{k} space
在最近的工作[Bret，EPL \textbf{135}（2021）35001]中，评估了双流不稳定性的量子电动力学（QED）效应。它是关于无碰撞逆流系统中波矢沿流动方向的扰动增长。在这里，分析扩展到波矢量的每一个可能的方向。恢复了先前的双流不稳定性结果，并证明了即使在3D分析的框架内，即使考虑QED效应，这种不稳定性基本上仍然是1D的。在垂直于流的波矢中发现的平行不稳定性受QED修正的影响很小。与经典情况一样，其增长率在大$k_\perp$处饱和。饱和值被发现独立的QED修正。最小的不稳定$k_\perp$与QED修正无关。令人惊讶的是，不稳定模式发现斜波矢量\emph{not}遵循相同的模式。对一些人来说，QED修正确实降低了增长率。但对其他人来说，同样的修正反而提高了增长率。QED效应在非磁化系统中发挥作用的可能性进行了评估。粒子在指数增长的场中振荡产生的伽马辐射产生的电子对没有考虑在内。
2022-01-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Simulation study of the filamentation of counter-streaming beams of the electrons and positrons in plasmas
采用粒子模拟方法，研究了等离子体中两束空间均匀逆流的带电粒子束驱动的双折射不稳定性。每束电子都由电子和正电子组成。这四个物种的密度相同，温度也相同。一维模拟方向与束流速度矢量正交。磁场自发地增长并重新排列空间中的粒子，使得一束电子和第二束正电子的分布相匹配。模拟表明，作为结果，没有静电场产生的磁场通过其磁压梯度之前，其饱和。这种静电场在灯丝的中心是排斥性的，并限制了最大电荷和电流密度。在这个模拟中，电子和正电子的细丝比没有正电子的细丝达到更高的电荷和电流密度。由磁性捕获的颗粒引起的磁场强度的振荡导致振荡磁压梯度力。后者与粒子密度的统计涨落相互作用，并且可能强制电荷分离，由此静电波在双折射不稳定性饱和后增长。
2009-05-03 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Novel Instabilities in Counter-Streaming Nonabelian Fluids
本文研究反向流动的非阿贝尔流体中的流不稳定性，发现除电动力学类似物外，还出现新型非阿贝尔模式，其增长率可能更大，且存在不受介质影响的传播模式。
2023-12-27 hep-ph physics.plasm-ph
Observation of ionization-mediated transition from collisionless interpenetration to collisional stagnation during merging of two supersonic plasmas
我们提出了空间和时间分辨的实验数据的头上合并，超音速等离子体射流（氩/杂质混合物）在最初的碰撞制度逆流离子。合并开始于无碰撞的相互渗透，然后过渡到碰撞停滞。这种跃迁是由于实验推断的平均电离能级的上升，使逆流离子-离子平均自由程迅速减小，从而解释了无碰撞相互作用向碰撞相互作用跃迁的一种特殊机制，并对具有复杂状态方程的等离子体的碰撞性和电离模型进行了约束.
2015-05-01 physics.plasm-ph
Electromagnetic emission from plasma with counter-streaming electron beams in the regime of oblique instability dominance
本研究通过粒子模拟探讨反向传播电子束注入等离子体产生电磁辐射的问题，发现激发小尺度斜等离子体振荡可实现高束辐射转换效率，辐射产生于等离子体频率二次谐波附近，且效率与光谱不依赖束厚度，系统参数可由精确线性理论确定。
2023-08-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Turbulence Excitation in Counter-Streaming Paraxial Superfluids of Light
量子（超流体）领域的湍流，类似于其经典的对应物，继续吸引着大量的科学研究，由于尚未解决的问题数量众多。虽然湍流状态可以在简并原子气体中常规地产生，但没有通用的方案在光的流体中产生湍流。在傍轴传播条件下，光在体非线性介质中表现为二维超流体，由非线性薛定谔方程描述，形式上等价于弱相互作用玻色气体的Gross-Pitaevskii模型，其中光子-光子相互作用由三阶（Kerr）非线性介导。在这里，我们开发的理论描述的发病时，两个傍轴光学流体具有不同的流动速度通过光学非线性相互作用的动力学不稳定性。从数值模拟的非线性薛定谔方程，我们进一步描述的不稳定性的发病和描述其饱和的形式的涡核化和湍流的激发。文中还讨论了这种效应的实验观察。因此，这里所描述的不稳定性类提供了一个自然的途径，对调查的量子（超流体）湍流，结构的形成和超流体的光的平衡动力学。
2020-03-12 cond-mat.quant-gas physics.optics physics.plasm-ph
Fast magnetization in counterstreaming plasmas with temperature anisotropies
逆流等离子体呈现出一种磁化型电磁不稳定模式，这种模式是导致等离子体系统磁化的主要原因。结果表明，当等离子体在流动方向上更热时，对流不稳定性变得明显更快。这与天体物理学来源有关，在那里预计存在强磁场，并解释了观察到的非热发射。
2007-11-15 physics.gen-ph physics.plasm-ph
From Filamentation to Stratification: Instability Dynamics in Scissors-Shaped Relativistic Beam-Plasma System
本文提出剪刀形相对论束-等离子体构型，发现其不稳定性由丝化转变为分层模式，并被磁重联快速抑制，从而以几何方式实现被动不稳定性控制。
2025-07-06 physics.plasm-ph
Connection between the two branches of the quantum two-stream instability across the k space
在任意波矢方向的量子等离子体流体方程组中，研究了两束量子逆流电子束的稳定性。分析表明，两个量子双流不稳定分支确实是由一个连续的不稳定模式与斜波矢连接。使用纵向近似，任何k的稳定域解析地解释，连同增长率。
2010-02-14 physics.plasm-ph
Constraints for the aperiodic O-mode streaming instability
在热能密度超过磁能密度（$β_\parallel > 1$）的等离子体中，非周期性普通模式（O模式）不稳定性由平行温度$A = T_\perp /T_\parallel < 1$的过量驱动（其中$\parallel$和$\perp$表示相对于均匀磁场的方向）。当由平行等离子体流刺激时，不稳定性条件扩展到低β状态，即，$β_\parallel <1$，最近的研究已经证明了一个新的制度的存在，其中各向异性阈值急剧降低$β_\parallel \to 0$降低，如果流动速度足够高。然而，这种不稳定性的发生是值得怀疑的，特别是在低β等离子体中，在那里的静电双流不稳定性预计将发展得更快的过程中的弛豫的逆流。因此，建议在这里确定的不稳定性条件下的O-模式所需的发病的静电不稳定性。这两个不稳定性的层次结构建立了低$β_\parallel <1$和大$β_\parallel > 1$等离子体。O模不稳定性有效工作的条件明显受到静电不稳定性的限制，特别是在低β等离子体中。
2014-12-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Numerical modeling of two magnetized counter-propagating weakly collisional plasma flows in arch configuration
本文通过数值模拟研究了拱形磁场下对向超声速等离子体流的相互作用，揭示了不同磁马赫数下磁重联等特性，并为后续实验观测提供了条件参考。
2024-12-16 physics.plasm-ph
Nonlinear saturation of the Weibel instability
由于韦伯不稳定性（WI）引起的磁场的增长和饱和对实验室和天体物理等离子体具有重要意义，近年来引起了人们极大的兴趣。由于WI可以从没有初始场产生大的磁场，因此所实现的最大幅度可以对许多应用具有显著的后果。因此，详细的动力学驱动WI的非线性饱和的理解是重要的。这项工作考虑了WI的非线性饱和时，逆流人口最初未磁化的电子被扰动的磁场取向垂直于流的方向。以前的工作已经发现磁捕获是重要的，并连接电子趋肤深度空间尺度的WI的非线性饱和。[2]本工作中的结果与高温情况下的结果一致。然而，使用高阶连续动力学模拟工具，这项工作表明，当电子的人口更冷，一个显着的静电势的发展，与磁场创建势阱。静电场的发展，由于横向流动的WI，并在某些情况下，加强了二次不稳定性。这一领域起着关键作用的饱和度的WI较冷的人口。静电势在韦伯不稳定性饱和中的作用以前没有详细研究过。
2017-10-02 physics.plasm-ph
Cumulative effect of Weibel-type instabilities in counterstreaming plasmas with non-Maxwellian anisotropies
逆流等离子体结构广泛存在于实验室实验和天体物理系统中，研究逆流等离子体结构可以防止束流等离子体实验中出现的不稳定模，也可以证明天体物理中大尺度磁场的存在。成丝不稳定性出现在逆流等离子体中，并负责等离子体的磁化。假设每个逆流等离子体都具有各向同性的洛伦兹（kappa）分布，来描述丝状不稳定模式。在这种情况下，双折射不稳定性增长率可以达到一个最大值，显着大于具有麦克斯韦分布函数的等离子体。这种行为是相反的，观察到的韦伯不稳定性增长率在一个双κ等离子体，这是总是小于所获得的双麦克斯韦等离子体。该方法被进一步推广为具有双κ温度各向异性的逆流等离子体。在这种情况下，当等离子体在流动方向上更热时，通过韦伯效应增强了压缩不稳定性增长率，并且增长率变得更大。这些效应显著提高了磁场产生的效率，并为快速磁化场景中的韦伯型不稳定性的潜在作用提供了进一步的支持。
2008-02-05 physics.plasm-ph physics.space-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
Electromagnetic Emission Produced by Three-wave Interactions in a Plasma with Continiously Injected Counterstreaming Electron Beams
朗缪尔波与电磁波在等离子体中的三波相互作用被认为是太阳II型和III型射电辐射的主要原因。II型爆发的窄带需要假设这种辐射是在太阳日冕中行进的冲击波阵面的某些局部区域中产生的，在这些局部区域中创建了增强等离子体频率谐波附近的电磁发射的特定条件。在二次谐波处的这种增强的原因可能是逆流电子束的形成。在文献中有不同的意见，是否二次谐波电磁辐射的存在下，一个额外的光束可以有效地显着支配由一个单一的光束产生的辐射。在本文件中，我们对两束对称电子束在开放边界条件下的等离子体中碰撞进行了粒子模拟，结果表明，与周期性边界条件下的模型相比，束-辐射功率转换效率可以显著提高，如果三个-波与等离子体频率的第二谐波附近的电磁波的相互作用变得可用于最不稳定的倾斜射束驱动模式。
2020-10-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Blow-up solitons at the nonlinear stage of the two-stream instability in quantum plasmas
研究了电子束逆流等离子体中量子双流不稳定性的非线性演化。结果表明，在长波极限下，不稳定性的非线性阶段可以用椭圆型非线性弦方程来描述。我们提出了两种类型的非线性解。第一个是不稳定的非线性模，它与增长的线性解连续相关，第二个是脉动孤子。我们证明了这两个解决方案在有限时间内爆炸。
2020-07-30 nlin.PS 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
