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
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
Collisionless shock formation, spontaneous electromagnetic fluctuations and streaming instabilities
无碰撞冲击在天体物理学和实验室中无处不在。最近的数值模拟和实验表明，它们是如何从两个无碰撞的等离子体壳的相遇中产生的。当壳层相互穿透时，重叠区域变得不稳定，触发了激波的形成。作为对该过程的微观理解的第一步，我们在这里详细分析了初始不稳定阶段。一方面，二维相对论PIC模拟进行两个对称的初始冷对等离子体碰撞。另一方面，分析了工作中的不稳定性，以及饱和场和被放大的种子场。对于温和的相对论运动和向前，韦伯模式支配线性相位。我们推导出的线性相位的持续时间与模拟吻合良好的表达式。这个饱和时间实际上构成了激波形成时间的下限。
2013-04-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electrostatic and electromagnetic instabilities associated with electrostatic shocks: two-dimensional particle-in-cell simulation
本文采用二维电磁粒子模拟方法研究了相对高速（~3000 km/s^-1）等离子体流中的静电无碰撞激波，以及激波周围可能产生的静电和电磁不稳定性对激波动力学的影响。结果表明，静电离子-离子不稳定性可以发展在前面的冲击，在那里的等离子体是在逆流条件下，具有高度倾斜的波矢，如前所述。由静电离子-离子不稳定性产生的静电势斜向激波表面传播，变得与激波势相当，最终激波结构被破坏。结果还表明，在激波前，束-韦伯不稳定性也逐渐增强，从而表明束-韦伯不稳定性产生的磁场在激波的长期演化中起重要作用，并且在静电激波消失后很长时间内，韦伯介导的激波才形成。还观察到，二次静电冲击形成在初级静电冲击前面的反射离子中。
2010-03-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Collisionless Weibel shocks: full formation mechanism and timing
等离子体中的无碰撞激波在空间物理学（地球弓形激波）和天体物理学（超新星遗迹、相对论喷流、伽马射线暴、高能宇宙射线）中发挥着重要作用。虽然通过大幅值声波的陡化形成流体冲击已经被理解了很长时间，但是目前还没有详细的描述负责形成无碰撞冲击的机制的图片。我们解开的物理机制在工作中，并表明，电磁韦伯冲击总是形成时，两个相对论碰撞，最初未磁化，等离子体壳遇到。预测的冲击波形成时间与逆流对等离子体的2D和3D粒子模拟吻合得很好。通过预测激波形成时间，可以将旨在产生这种激波的实验装置优化到有利的条件。
2014-06-16 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Spontaneous magnetization of collisionless plasma through the action of a shear flow
我们研究了在一个完全动力学的框架下，通过在初始未磁化的等离子体中由大尺度剪切力驱动的韦伯不稳定性产生种子磁场。我们开发了一个分析模型，描述了通过相位混合，随后的指数增长的磁场的线性韦伯阶段，其饱和时，种子磁场变得足够强，煽动粒子的回转运动，从而抑制他们的自由流动的热压各向异性的发展。饱和种子字段对关键参数（例如，系统尺度与电子趋肤深度的比率，强迫幅度）通过使用电子-正电子等离子体的3D和2D粒子模拟来确认。这项工作证明了自发磁化的无碰撞等离子体通过大尺度运动一样简单的剪切流，因此具有重要的意义，在稀天体物理系统的磁成因。
2021-10-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Stream instabilities in relativistically hot plasma
在相对论热电子背景下，导出了一般传输角下相对论离子束的不稳定性。结果表明，在垂直于流动方向的方向上的韦伯不稳定性是增长最快的模式，可能是第一次出现，与PIC模拟中看到的对齐的细丝一致。斜，准垂直模式增长几乎一样快，因为增长率只适度变化的角度，他们可能会扭曲或扭曲后的垂直模式饱和的灯丝。
2011-04-04 astro-ph.HE 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
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
Robustness of the filamentation instability as shock mediator in arbitrarily oriented magnetic field
定向不稳定性（有时也被称为“韦伯”）是许多天体物理场景中的关键过程。在伽马射线暴的火球模型中，这种不稳定性被认为是两个等离子体壳层碰撞形成无碰撞激波的媒介。长期以来人们已经知道，流动定向磁场可以完全消除这种不稳定性。我们在这里表明，在一般情况下，有一个角度之间的领域和流动，平行不稳定性永远不会稳定，无论磁场强度。该模型分析了两个对称逆流冷电子/质子等离子体壳层的稳定性。考虑了相对论效应，得到了各种精确的分析结果。这一结果保证了在满足冷近似的实际环境中不稳定性的发生。
2011-06-17 astro-ph.HE 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
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
Stability analysis of a periodic system of relativistic current filaments
由韦伯型双折射不稳定性产生的电流丝的非线性演化是空间和实验室等离子体物理中的一个主要研究课题。本文研究了逆流对等离子体中稳态周期非线性电流丝链的稳定性。我们利用相对论四流体模型，并应用Floquet理论计算了空间周期系统的二维不稳定本征模。我们研究了三种不同的情况，其特征在于不同程度的非线性和不对称的等离子体流之间：弱非线性对称系统，倾向于纯横向合并模式;强非线性对称系统，占主导地位的相干漂移扭结模式的横向周期等于，或未扰动丝的整数分数;一个适度的非线性非对称系统，受到扭结和聚束型扰动的混合。数值计算的本征模的增长率和配置文件同意在细胞中的粒子模拟结果。此外，我们推导了对称双光束系统中主导的平行合并不稳定性和漂移扭结不稳定性之间的转换的解析判据。
2018-06-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electrostatic and magnetic instabilities in the transition layer of a collisionless weakly relativistic pair shock
天体物理喷流的高能电磁辐射，如大质量恒星坍缩时发射的并触发伽马射线暴（GRB）的喷流，部分归因于相对论性内部冲击。激波是由逆流粒子束的不稳定性在无碰撞等离子体中介导的。只有当光束以相对论性的相对速度运动时，才能产生最快的位移不稳定性。在这里，我们用粒子单元（PIC）模拟两个冷对云在c/2（c：光速）速度下的碰撞。我们证明了双流不稳定性超过了这个速度的平行不稳定性，从而负责激波的形成。上游等离子体的准静电波的不完全热化允许其他不稳定性的增长。激波过渡层的形成，其中一个平行不稳定性调制的等离子体远上游的冲击。上游流入的等离子体逐渐加热的双流不稳定性更接近的冲击和压缩到预期的下游密度的韦伯不稳定性。由于后者产生的强磁场被限制在10个电子趋肤深度宽的层内。
2017-09-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonrelativistic collisionless shocks in weakly magnetized electron--ion plasmas: two-dimensional particle-in-cell simulation of perpendicular shock
本文采用二维粒子模拟方法研究了磁化参数为6 x 10^-5的弱磁化垂直激波，该参数相当于约130的高Alfvén马赫数M_A。它表明，电流丝形成在脚区的冲击，由于离子束-韦伯不稳定性（或离子扩散不稳定性），并产生一个强大的磁场。在下游区域中，这些电流丝还产生通常比上游磁场强15倍的缠结磁场。下游区电子和离子的热能不均分，温度比T_e / T_i ~ 0.3 - 0.4。在我们的模拟中没有观察到有效的电子加速，尽管一小部分离子在冲击反射时略有加速。模拟结果与Rankine-Hugoniot关系吻合得很好。它还表明，电子和离子被加热的底部区域的布尼曼不稳定性（电子）和离子声不稳定性（电子和离子）。然而，由于反射离子的相对高的温度，布尼曼不稳定性的增长率显著降低。出于同样的原因，离子-离子流不稳定性不会在足部区域增长。
2010-08-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
