Analytical estimates of proton acceleration in laser-produced turbulent plasmas
随着高功率激光器的出现，为在实验室中模拟天体物理过程开辟了新的机会。我们表明，二阶费米加速可以直接调查在国家点火设施，利弗莫尔。这需要测量由激光产生的湍流等离子体内产生的3 MeV质子的动量空间扩散。处理费米加速作为一个偏置的扩散过程中，我们分析表明，一个可测量的初始质子分布的扩大，然后预期退出等离子体的粒子。
2018-10-17 astro-ph.HE 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
Kinetic wave activity and proton heating in 3D hybrid simulations of decaying balanced and imbalanced Alfvénic turbulence
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
该研究通过三维混合模拟对比平衡与不平衡阿尔文湍流，发现交叉 helicity 是控制无碰撞湍流等离子体大尺度演化、动力学活动和能量耗散的关键参数，平衡湍流的能量耗散与质子加热更显著。
2026-10-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
Energy conversion in turbulent weakly-collisional plasmas: Eulerian Hybrid Vlasov-Maxwell simulations
动力学模拟的基础上的欧拉混合Vlasov-Maxwell（HVM）形式主义允许检查等离子体湍流与有用的分辨率的质子速度分布函数（VDF）。HVM模型在这里被用来研究能量的平衡，重点是导致质子动力学效应的转换通道，包括内能和温度各向异性的增长。我们表明，这种欧拉模拟方法，这是几乎无噪声，是能够提供一个准确的能量平衡的质子。结果表明，恢复的温度增长是直接相关的压力-应变相互作用的作用。此外，局部空间相关性的分析表明，压力-应变相互作用定性地与强流，高涡度结构，虽然其他地方的条款-如热通量-削弱的相关性。这些数值计算能力的基础上的欧拉方法将使更深入的研究弱碰撞弗拉索夫等离子体中的传输和转换通道。
2019-07-12 physics.plasm-ph physics.space-ph
Physical Interpretation of the Angle Dependent Magnetic Helicity Spectrum in the Solar Wind: The Nature of Turbulent Fluctuations near the Proton Gyroradius Scale
最近的观测发现，在磁螺旋度测量中，波周期和局部磁场与太阳风速度之间的角度分离出了不同的平行和垂直签名，本文对三个间隔的\emph{Ulysses}数据与从物理激励湍流模型生成的合成时间序列进行了比较。从这些比较中，据推测，所观察到的签名的结果从一个垂直的级联的\Alfvenic波动和局部的，非湍流人口的离子回旋或哨声波产生的温度各向异性不稳定性。通过与\emph{in situ}数据的比较来约束模型的自由参数，发现平均而言，耗散尺度附近的功率的$ \sim 95\%$包含在垂直的\Alfvenic级联中，并且平行波动几乎单向地传播。混叠的磁螺旋度测量的影响被认为是显着的奈奎斯特频率附近。
2014-03-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Parallel-propagating Fluctuations at Proton-kinetic Scales in the Solar Wind are Dominated by Kinetic Instabilities
我们使用磁螺旋度来解释质子动力学尺度下的太阳风波动。对于第一次，我们分开的贡献螺旋度波动传播的角度准平行和倾斜的本地平均磁场，$\mathbf{B}_0$。我们发现准平行涨落的螺旋度与质子温度各向异性不稳定性和$α$粒子与质子之间存在相对漂移驱动的Alfvén离子回旋和快磁声哨声模式一致。我们还发现斜向涨落的螺旋度对质子温度各向异性的依赖性很小，并且与各向异性湍流级联的涨落一致。我们的结果表明，在质子动力学尺度的平行传播的波动在太阳风的质子温度各向异性不稳定性，而不是湍流级联占主导地位。我们还提供了证据表明，在这些尺度上的波动行为是独立的起源和宏观性质的太阳风。
2019-10-15 physics.plasm-ph physics.space-ph
Parker Solar Probe Observations of Preferential Heating of Protons over Alpha Particles near Turbulent Coherent Structures
Yunnan University（云南大学）；University College London（伦敦大学学院）；Mullard Space Science Laboratory, University College London（穆拉德空间科学实验室，伦敦大学学院）；University of Delaware（特拉华大学）；CNR, Institute for Plasma Science and Technology (ISTP)（意大利国家研究委员会等离子科学与技术研究所（ISTP））；KTH - Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；China University of Petroleum (East China)（中国石油大学（华东））；State Key Laboratory of Deep Oil and Gas, China University of Petroleum (East China)（中国石油大学（华东）深油气资源与地质国家重点实验室）；Beihang University（北京航空航天大学）；National Institute of Natural Hazards, Ministry of Emergency Management of China（中国应急管理部自然灾害防治研究院）；National University of Defense Technology（国防科技大学）
基于帕克太阳探测器观测，用PVI方法发现太阳风湍流相干结构内质子比α粒子优先加热，呈各向异性，温度特征与流速及碰撞年龄变化吻合，为太阳风能量转换和离子热力学提供新认识。
2026-07-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Spectral Properties of Electromagnetic Turbulence in Plasmas
本文报道了等离子体中与电磁波有关的非线性湍流过程。我们专注于低频（与电子陀螺频率相比）非线性相互作用的电子哨声和非线性相互作用的霍尔磁流体动力学（H-MHD）波动在磁化等离子体。
2009-03-05 physics.plasm-ph physics.space-ph
Intrinsic parallel rotation drive by electromagnetic ion temperature gradient turbulence
利用电磁回旋理论，对平行流的准线性本征驱动（包括平行残余应力、动应力、交叉Maxwell应力以及由电磁离子温度梯度（ITG）湍流引起的平行湍流加速）进行了解析计算。与通常的残余应力一样，动应力和横向麦克斯韦应力也通过它们的发散进入平均平行流速方程。沿总磁场（包括平衡磁场和脉动径向磁场）的离子压力梯度驱动的湍流加速不能写成应力发散，而应视为局部源/汇。所有这些项都可以提供内在的平行旋转驱动。电磁效应使非共振静电应力减小甚至逆转，而共振静电应力增强。非共振和共振湍流加速项也被电磁效应增强。我们的实验观测结果的可能影响进行了讨论。
2016-11-17 physics.plasm-ph
Effect of the electronic pressure on the energy and magnetic moment of charged test particles in turbulent electromagnetic fields
本文通过三维磁流体力学直接数值模拟研究太阳风湍流电磁场对带电测试粒子的影响，发现通常被忽略的电子压强项可产生平行于背景磁场的质子加速，并识别出产生该加速的细长电场结构。
2023-09-19 physics.plasm-ph
Intrinsic current drive by electromagnetic electron temperature gradient turbulence in tokamak plasmas
利用电磁回旋动力学方程建立了平均平行电流密度演化方程。由电子温度梯度（ETG）湍流引起的本征电流驱动机制有两种。第一类是包含类残余应力项和类动应力项的残余湍流通量发散。第二类是由密度和平行电场起伏之间的相关性驱动的剩余湍流源。由残余湍流源驱动的本征电流密度与由残余湍流通量驱动的本征电流密度相比可以忽略不计。估计了由EM ETG湍流驱动的本征电流密度与背景自举电流密度的比值。在ITER标准情景下，由剩余湍流通量驱动的湍流通量中尺度变化的局部本征电流密度可以达到核心区自举电流密度的80%左右，但在全球尺度上不存在净本征电流。在此基础上，在未来的高β e（电子压与磁压之比）器件中，可能需要仔细考虑由电磁微湍流驱动的局部本征电流及其对安全因子分布的局部修改的影响。
2020-06-27 physics.plasm-ph
Estimation of turbulent proton and electron heating rates via Landau damping constrained by Parker Solar Probe observations
本文利用帕克太阳探针前两次近日点观测数据，结合Howes等人2008年稳态级联模型，通过朗道阻尼机制估计太阳风质子与电子加热率，验证了模型在较高β_p下的适用性及其对β_p的强依赖关系。
2023-01-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Reconnection and electron temperature anisotropy in sub-proton scale plasma turbulence
磁化等离子体中亚质子尺度的湍流行为对于全面理解天体物理流（如太阳风）的能量学是非常重要的。我们研究的电子温度各向异性的形成，由于在亚质子尺度波动的湍流衰减使用二维，粒子在细胞（PIC）等离子体模拟与现实的电子质子质量比和引导场的模拟平面。近似幂律形式的涨落功率谱被建立到电子回旋半径量级。在动态磁场拓扑结构，这逐渐放松的复杂性，我们确定的X点场几何的网站上的无碰撞重联的签名。重联点通常与强平行电子温度各向异性的区域有关。连接到重联位点的磁场线的演变拓扑允许在多个空间分离的重联区域处加速的电子的空间混合。这将导致形成多峰的速度分布函数具有很强的平行温度各向异性。在一个三维系统中，支持适当的波矢量，多峰分布函数预计将是不稳定的动力学不稳定性，有助于耗散。所提出的各向异性形成机制也与空间和天体物理系统有关，其中等离子体的演化受到线性温度各向异性不稳定阈值的约束。重联位点的存在导致电子能量增益、非局域速度空间混合和强温度各向异性的形成;这证明了重联在湍流波动消散中的重要作用。
2014-01-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
Turbulent broadening of electron heat-flux width in electromagnetic gyrokinetic simulations of a helical scrape-off layer model
我们表明，交叉场运输的刮除层（SOL）可以适度增加电磁效应在高β制度，导致在更广泛的电子热通量的宽度上的终板。这一结论是从全$f$电磁陀螺动力学模拟的螺旋SOL模型，大致近似的SOL的国家球形环面实验（NSTX）。Gkeyll代码，最近成为第一个代码，以证明有能力模拟开放的磁场线鞘边界条件的电磁回旋湍流的模拟已经进行。我们扫描源速率，从而扫描$β$，以便在实验相关范围$α= 0.3-1.5$上扫描归一化压力梯度（MHD气球参数$α\propto \partial β/ \partial r \propto β/ L_p$）。当β增加时，中平面附近的压力梯度标度长度$L_p$几乎没有变化，中平面附近的交叉场传输增加10%会导致电子热通量宽度$λ_q$增加，到达终板的峰值电子热通量减少25%。
2022-04-26 physics.plasm-ph
Intrinsic current drive by electromagnetic electron drift wave turbulence in tokamak pedestal region
研究了考虑电磁效应的电子漂移波湍流驱动的局域本征平行电流密度。由剩余湍流通量和湍流源驱动的本征电流密度与自举电流密度之比随电子密度和温度的变化分别为$T_e^{3/4}T_i/n_e$和$T_eT_i/n_e$。基于DIII-D基座区的典型参数，由剩余湍流通量和湍流源共同驱动的局部本征电流密度可以忽略。然而，尽管可以忽略的湍流源驱动的电流，剩余的湍流通量驱动的局部本征电流密度的EM DW湍流可以达到约66%的自举电流密度的ITER基座参数，由于在ITER比DIII-D低得多的碰撞。分析了等离子体对电磁涨落响应中绝热ES部分、非绝热ES部分和非绝热EM部分的贡献。结果表明，在ITER基座情况下，非绝热ES响应与非绝热EM响应之间存在很强的抵消作用，平行电子压的绝热ES响应贡献的动应力主导了本征电流驱动.这与ES电子DW情况不同。因此，在未来的高电子压磁压比和陡压力分布的反应堆中，应仔细考虑电磁场对湍流驱动本征电流密度的影响。
2020-06-27 physics.plasm-ph
Effects of suprathermal electrons on the proton temperature anisotropy in space plasmas: Electromagnetic ion-cyclotron instability
例如，在来自太空的缺乏碰撞的等离子体中，在太阳风和行星磁层中，等离子体粒子的动力学各向异性预计将受到动力学不稳定性的调节。在垂直于磁场$(~T_\perp >T_\parallel)$方向的离子（质子）温度的驱动下，电磁离子回旋（EMIC）不稳定性足够快，可以抑制质子的各向异性，但观测结果与双麦克斯韦等离子体粒子模型的标准理论所预言的不稳定性阈值不符。本文提出了一个扩展的调查EMIC不稳定性的存在下，超热电子是无处不在的，在这些环境中。该分析是基于动力学（弗拉索夫-麦克斯韦）理论，假设这两个物种，质子和电子，可能是各向异性的，和EMIC不稳定的解决方案的数值推导提供一个准确的描述通常遇到的条件下，在空间等离子体。超热布居的效应是由电子的各向异性和电子与质子之间的温度差触发的。在一定条件下，各向异性阈值超过了在太阳风中测得的质子各向异性的极限，大大抑制了EMIC模的不稳定区域。
2016-05-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Radial transport of electric current by electromagnetic microturbulence in tokamaks
EPFL（洛桑联邦理工学院）；PPPL（普林斯顿等离子体物理实验室）
本研究通过 GENE 和 CGYRO 代码的模拟与基准测试，揭示托卡马克电磁微湍流对电流的径向输运特性，为高β托卡马克等离子体的旋转、电流与安全因子耦合演化提供了关键依据。
2026-08-05 physics.plasm-ph
Electromagnetic instabilities of low-beta alpha/proton beams in space plasmas
不同种类或粒子群之间的相对漂移是太阳等离子体流出的特征，例如，在太阳风、日冕物质抛射和行星际冲击的快速气流中。本文的特点的分散性和稳定性的低β α/质子漂移在没有任何固有的热各向异性，这通常是调用，以刺激各种不稳定性。这里推导的色散关系描述了不稳定性的全谱及其随传播角度和等离子体参数的变化。结果揭示了电磁质子回旋和α回旋模式的不稳定性之间的潜在竞争。对于特定于低β太阳风的条件，例如，在外日冕的低日心距离处，不稳定性作用于α回旋分支。的α回旋模式的增长率系统地刺激（平行）等离子体β和/或α-质子的温度比。因此，人们可以预期，即使在没有温度各向异性的情况下，这种不稳定性也会发展，有可能有助于对所观察到的α粒子漂移进行自洽调节。
2020-06-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A quasi-linear model of electromagnetic turbulent transport and its application to flux-driven transport predictions for STEP
本研究基于STEP相关参数的高β电磁非线性回旋动理学模拟数据库，建立全电磁准线性降维输运模型，植入T3D求解器开展首次STEP通量驱动模拟，验证其可描述hybrid-KBM湍流主导的输运稳态，支持STEP存在与概念设计功率相当的聚变稳态。
2025-01-09 physics.plasm-ph
On electromagnetic turbulence and transport in STEP
首次对反应堆级紧凑环径比托卡马克STEP燃烧等离子体阶段的电磁湍流进行非线性局部动理学模拟，发现混合动理学气球模主导湍流输运，而平衡流剪切和增加安全因子或压力梯度可有效降低输运水平。
2024-03-24 physics.plasm-ph
Proton probing measurements of filamentary electromagnetic structure in laser ablation of solids
Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester（罗切斯特大学激光能源实验室）
研究通过质子成像和4w探针探测激光体固相发射中的纤维状电磁结构，发现其生长由激光能量和靶Z主导，二次不稳定性驱动这些场。
2026-05-11 physics.plasm-ph
Turbulence vs. fire hose instabilities: 3-D hybrid expanding box simulations
采用三维混合膨胀箱模拟方法研究了缓慢膨胀等离子体中衰减等离子体湍流与质子水龙带不稳定性之间的关系。我们施加一个初始的环境磁场沿径向方向，我们开始与大规模的，线性极化，随机相位Alfvenic波动与零交叉螺旋度的各向同性频谱。湍流级联迅速发展，导致弱质子加热，不足以克服膨胀驱动的垂直冷却。等离子体系统最终驱动产生准单色波包的平行和倾斜的消防水龙带不稳定性，减少质子温度各向异性。消防水龙带波活动具有低振幅，波矢量相对于由湍流级联主导的区域之外的环境磁场准平行/倾斜，并且仅在相对于环境磁场准平行/倾斜的方向上拍摄的一维功率谱中是可辨别的;在准垂直角度下，波活动被湍流背景隐藏。这些波部分被质子重吸收，部分耦合并参与湍流级联。它们的存在降低了峰度（一种测量不稳定性的方法）和香农熵，但增加了磁场波动的詹森-香农复杂性;这些变化相对于环境磁场是微弱的和各向异性的，目前还不清楚它们是否可以用来间接识别不稳定驱动波的存在。
2019-08-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Electromagnetic radiation by turbulent, magnetized and randomly inhomogeneous solar radio sources generated by electron beams
本研究通过三种独立方法证明，III型太阳射电爆发中仅不到10%的电磁能量以O和X模式逃逸，大部分以Z模式辐射于源附近，为PSP和Solar Orbiter观测提供支持。
2025-06-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Effects of the Background Turbulence on the Relaxation of Ion Temperature Anisotropy in Space Plasmas
空间等离子体中的湍流通常表现出两种状态，这两种状态由划分所谓的惯性范围和动力学范围的光谱突变分开。大尺度磁涨落主要由非线性MHD波-波相互作用控制，遵循-5/3或-2斜率幂律谱。在断裂之后，在动力学效应发生的尺度上，磁谱遵循由谱指数$α> 5/3$给出的更陡的幂律$k^{-α}$形状。尽管它的普遍性，湍流背景光谱的准线性弛豫的太阳风温度的可能影响，通常不考虑。本文利用准线性动力学理论研究了由冷电子和双麦克斯韦质子组成的初始湍流无碰撞等离子体中质子温度的演化，其中电磁波沿背景磁场传播。比较了不同波强下的四种波谱形态。我们表明，足够的湍流磁功率可以驱动稳定的质子横向加热，导致温度各向异性的增加和平行质子β的减少。因此，稳定的质子速度分布可以以这样一种方式演变，即发展动力学不稳定性。这可以解释为什么太阳风的成分可以在远离热力学平衡和接近不稳定阈值的地方被观测到。
2021-03-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Proton deflectometry with in situ x-ray reference for absolute measurement of electromagnetic fields in high-energy-density plasmas
我们报道了一种质子偏转技术，它使用网格和原位参考X射线网格图像精确测量高能量密度等离子体中的磁场。D $^3$ He聚变内爆提供了质子和X射线的亮点源，该亮点源被网格分成细光束。质子在通过感兴趣的等离子体区域传播时发生偏转，而X射线则沿直线传播。因此，X射线图像提供零偏转参考图像。线集成磁场推断从偏转（质子）和参考（X射线）图像之间的子束的移位。我们开发了一个系统来分析这些数据，包括自动算法来找到小束的位置，并计算它们从参考图像的偏转。该技术在OMEGA进行的测量真空中的非均匀磁场的实验中得到了验证，然后应用于观察膨胀等离子体羽流与磁场的相互作用。
2021-10-27 physics.plasm-ph
Modelling of turbulent impurity transport in fusion edge plasmas using measured and calculated ionization cross sections
本文用三维电磁陀螺流体计算方法模拟了托卡马克聚变等离子体边缘和刮除层中痕量杂质的湍流输运，包括等离子体轮廓梯度的演化。杂质离子的源函数是从预先确定的测量和计算的电子碰撞电离截面数据动态计算的。模拟描述了产生和进一步被动湍流E-交叉-B平流的杂质的间歇性波动和相干的对流结构（斑点）的刮除层。
2014-08-21 physics.plasm-ph
Electromagnetic Proton Beam Instabilities in the Inner Heliosphere: Energy Transfer Rate, Radial Distribution, and Effective Excitation
在太阳风中经常观察到不同离子种类之间的差异流动，这种离子差异流动可以提供驱动Alfvén/离子回旋和快磁声/哨声不稳定性的自由能。以前的工作主要集中在离子束不稳定性下的参数代表的太阳风附近1 au。本文利用内日球层磁场和等离子体参数的径向模型进一步研究了质子束流的不稳定性。我们探讨了一个全面的分布质子束不稳定性的日心距离和束速的函数。我们还对不稳定波和粒子之间的能量转移进行了详细的分析，并量化了质子束的自由能流入不稳定波和其他种类的粒子物种（即，质子核、α粒子和电子）。这项工作澄清了平行和垂直电场都是负责激发斜阿尔文/离子回旋和斜快磁声/哨声不稳定性。此外，这项工作提出了一个有效的增长长度来估计是否有效地激发不稳定性或没有。结果表明，质子束在太阳大气中以600-1300 km/s $\sim$的速度漂移，可以有效地驱动斜向Alfvén/离子回旋不稳定性、斜向快磁声/哨声不稳定性和斜向Alfvén/离子束不稳定性.特别是，在太阳大气中驱动的倾斜阿尔文/离子回旋波可以在其中显着阻尼，导致太阳日冕加热。这些结果有助于了解质子束流在日光层内的动力学，并可以通过现场卫星测量进行验证。
2021-10-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Development of an Interpretive Simulation Tool for the Proton Radiography Technique
质子照相是一种有效的高能量密度等离子体诊断方法，目前正处于理论和实验的积极发展之中。在本文中，我们描述了一种新的模拟工具，相互作用的现实激光驱动的点状质子源与三维电磁场的任意强度和结构，并合成相关的高分辨率质子射线照片。本工具的数值方法捕获所有相关的物理效应，包括与焦散线的形成相关的效应。电磁场可以从PIC或流体动力学代码以流线型的方式导入，并且还提供了电磁场“基元”库。后一种功能允许用户添加基元、修改场强、旋转基元等，同时在每一步快速生成高分辨率射线照片。通过这种方式，我们的工具使用户能够解构射线照片中的特征，并将其与特定的潜在电磁场元素相结合进行解释。我们展示了一个例子应用的工具在逆流等离子体中的韦伯不稳定性的实验观察，使用$\sim 10^8$粒子产生的一个现实的激光驱动的点样质子源，成像领域，其中涵盖体积$\sim10 $毫米$^3$。从这个应用程序中获得的见解表明，该工具可以支持HED等离子体的理解。
2015-04-16 physics.plasm-ph
Turbulent Dynamos and Magnetic Helicity
它示出的湍流发电机$α$ -效应将磁螺旋度从湍流场的平均场时，湍流是电磁的，而平均场的磁螺旋度跨空间传输时，湍流是静电或由于电子抗磁效应。然而，在所有情况下，发电机效应严格地保持总螺旋度，除了电阻效应和小电池效应。天体物理的情况下，特别是太阳发电机的影响，进行了讨论。
2001-02-19 astro-ph physics.plasm-ph
Transport of and Radiation Production by Trans-relativistic/Non-relativistic Particles Moving Through Sub-Larmor-Scale Electromagnetic Turbulence
具有亚拉莫尔尺度电磁场湍流的等离子体是各种高能量密度环境的特征，并且对于许多天体物理/实验室等离子体现象的描述至关重要。来自粒子的辐射，无论是相对论的还是非相对论的，通过小尺度磁湍流运动，具有与同步加速器和回旋加速器辐射不同的光谱特征。辐射携带着磁湍流统计特性的信息，也与粒子扩散输运密切相关。我们从理论和数值两个方面研究了非相对论和反相对论粒子在具有高振幅各向同性亚拉莫尔尺度磁湍流的等离子体中的输运，及其与这些粒子同时产生的辐射谱的关系。因此，亚拉莫尔尺度下湍流等离子体的扩散和辐射特性可以作为诊断实验室和天体物理等离子体的有力工具。
2015-09-02 physics.plasm-ph
Guided Electromagnetic Discharge Pulses Driven by Short Intense Laser Pulses: Characterisation and Modelling
强电磁脉冲（EMP）是由强激光与固体密度目标相互作用产生的，并且可以由目标几何形状引导，特别是通过与地面的导电连接。我们提出了一个实验表征，通过时间和空间分辨质子偏转，引导电磁放电脉冲沿导线，包括线圈，由0.5 ps，50 J，1 e19 W/cm 2的激光脉冲驱动。质子偏转测量数据允许首先时间分辨由于激光驱动目标充电的EMP，然后从地面通过导电目标茎返回EMP。这两种电磁脉冲的典型持续时间为几十ps，对应于KA范围内的电流，电场振幅为多个GV/m。由于磁场和电场的作用，靶棒中的亚毫米线圈对探测质子产生了透镜效应。这样，10兆电子伏能量范围的质子被聚焦在厘米级的距离上。实验结果支持分析建模和高分辨率数值粒子在细胞模拟，解开可能存在的表面等离子体，这些参数定义的放电脉冲色散的非线性传播制度。
2022-09-01 physics.plasm-ph
Vlasov simulations of Kinetic Alfvén Waves at proton kinetic scales
动力学阿尔文波是空间等离子体物理学中的一个重要课题，因为它们被认为在短波长（质子惯性长度$d_p$量级及更远）太阳风等离子体中湍流能量级联的发展中发挥着至关重要的作用。在这些尺度上，对支配动力学等离子体动力学的物理机制的充分理解可以为无碰撞系统中的湍流耗散和加热问题提供重要的线索。本文采用混合Vlasov-Maxwell数值模拟方法，详细分析了典型太阳风环境下质子动力学尺度下动力学Alfvén波的特征。特别是，这些波动的传播的线性和非线性制度已在单波的情况下进行了研究，专注于无碰撞朗道阻尼和波粒共振相互作用的物理过程。有趣的是，由于对于接近于$d_p$和质子等离子体β $β$的波长，动力学阿尔文波的相速度比质子热速度小，波粒相互作用过程在粒子速度分布的核心产生显著的变形，表现为相空间涡旋，并导致平顶速度分布。此外，由于欧拉混合弗拉索夫-麦克斯韦算法允许一个干净的几乎无噪声的速度空间的描述，三维图的质子速度分布有助于强调如何从麦克斯韦配置的热力学平衡，由于非线性动力学效应的等离子体偏离。
2014-09-02 physics.plasm-ph
Electron penetration heating in turbulent magnetic loops driven by nonrelativistic laser-plasma interaction
Stanford University（斯坦福大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
研究非相对论激光脉冲在亚临界等离子体中传播的粒子-细胞模拟，发现湍流磁环中电子穿透加热机制，为理解非相对论激光脉冲照射下亚临界等离子体中的超重力电子加热提供新视角。
2026-06-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Two-dimensional particle simulation of the boundary between a hot pair plasma and magnetized electrons and protons: out-of-plane magnetic field
本文通过二维PIC模拟考察面外磁场下非磁化相对论对等离子体与静止磁化电子—质子等离子体的边界作用，揭示电磁脉冲、不稳定性及类间断过渡层的形成。
2022-08-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
On The Nonthermal Power Laws In Magnetized Turbulent Plasmas
Princeton University（普林斯顿大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；University of Maryland（马里兰大学）
基于粒子输运理论，推导了磁化湍流环境中非热谱尾形成的标度律，并通过粒子模拟验证，讨论了超大质量黑洞日冕中质子加速及高能中微子发射的天体物理意义。
2026-05-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electromagnetic ion cyclotron instability stimulated by the suprathermal ions in space plasmas: A quasi-linear approach
在贫碰撞空间等离子体中，垂直于背景磁场方向上具有过剩动能或温度的质子会激发电磁离子回旋（EMIC）不稳定性。这种不稳定性预计是高度敏感的超热质子，这提高了所观察到的速度分布的高能量的尾巴，以及再现的（双）卡帕分布函数。在本文中，我们提出了一个改进的准线性（QL）方法的结果，能够描述超热质子的EMIC不稳定性的扩展时间演化的影响。结果表明，超温流对EMIC不稳定性有系统的刺激作用，不仅使不稳定波数的增长率和范围增大，而且使饱和时的磁涨落能量密度增大.实际上，各向异性温度的弛豫也变得更有效，即，在时间上更快，更接近于各向同性。
2020-12-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
