Electrostatic solitary waves in dusty pair-ion plasmas
本文研究了大振幅和小振幅扰动下，静电波在非磁化、无碰撞、带固定正电荷尘埃的成对离子等离子体中的传播。利用双流体模型，研究了尘埃对离子等离子体中的两种线性离子模，即“快”波和“慢”波。研究了不同质量$(m)$和温度$(T)$的正负离子比以及不动带电尘埃$(δ)$对这些波模的影响。对于大振幅波，赝势方法进行，而标准的约化微扰技术（RPT）被用来研究小振幅Korteweg-de Vries（KdV）孤子。数值研究了在上述系统参数下赝势、大振幅孤子的分布以及KdV孤子的动力学演化。研究发现，在尘埃粒子为正电荷的情况下，对离子等离子体中只有负电势的孤波才能传播。这些结果对于实验室尘埃对离子等离子体、无电子工业等离子体以及电子密度与负离子相比小得可以忽略不计的空间等离子体中慢波的激发和观测都是有用的。
2013-10-13 physics.plasm-ph
Electrostatic solitary waves in an electron-positron pair plasma with suprathermal electrons
研究了由绝热冷电子、移动冷正电子（或电子空穴）、热超热电子（由$κ$分布描述）和静止离子组成的无碰撞正负电子对等离子体中静电孤波的非线性传播.导出的静电波的线性色散关系表明，在适当的参数范围内，正电子的物理条件对相速度的依赖性很弱。Sagdeev的赝势方法被用来获得静电孤波结构的存在，重点是它们的特性如何依赖于正电子和超热电子的物理条件。发现在不同的马赫数范围内都存在正、负极性静电孤波。由于正电子只占总数密度的一小部分，它们对存在域的影响很小。然而，在固定的孤子速度下，正电子可以显著地改变波势。结果表明，在真实马赫数一定的情况下，增大电子超热性（降低$κ$），可以大大提高正电势。研究发现，在成对等离子体中，当存在超热电子时，一部分正电子维持正极性静电孤波的产生。
2017-10-26 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Laboratory measurements of electrostatic solitary structures generated by electron beam injection
在实验室等离子体中，通过注入平行于磁场的超热电子束产生静电孤立结构。具有小于德拜长度（$λ_{De}$）的尖端的电微探针使得能够测量半宽度为4至25 $λ_{De}$且速度为背景电子热速度的1至3倍的正电势脉冲。也观察到类似的速度和尺度的非线性波包，这表明这两个下降从相同的模式，这是一致的静电哨声模式，并导致从不稳定可能是由场向电流驱动。
2010-09-23 physics.plasm-ph physics.space-ph
Solitary versus Shock Wave Acceleration in Laser-Plasma Interactions
用数值模拟的方法研究了超强激光与稠密等离子体相互作用中激发非线性静电波（如激波和孤子）以及由此产生的离子加速问题。孤子的稳定性和激波的形成强烈地依赖于离子的速度分布。离子谱中的单能成分是由孤立波的"脉冲"反射产生的。可能的相关性，最近的实验“冲击加速”进行了讨论。
2011-11-28 physics.plasm-ph
Kinetic Solitary Electrostatic Structures in Collisionless Plasma: Phase-Space Holes
本文综述无碰撞等离子体中相空间电子/离子空穴的物理机制，对比其与孤子的平衡原理，梳理2016年前领域历史发展并详述此后在空穴加速、稳定性及多维效应上的研究进展。
2024-07-11 physics.geo-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Spin Dynamics in Rotating Quantum Plasmas: Coupled EPI Dispersion and Solitary wave analysis
本文研究旋转天体物理量子等离子体中自旋、费米压力和 Bohm 势对静电波的影响，得到 e-p-I 耦合色散关系，并通过 KdV 方法获得孤子解，揭示量子效应增强色散与孤子稳定性。
2025-04-08 physics.plasm-ph
Dust-acoustic solitary waves and shocks in strongly coupled quantum plasmas
研究了由无间隙电子和离子以及强耦合惯性带电尘埃粒子组成的强耦合尘埃等离子体中静电尘埃声（DA）孤波和激波的传播特性。考虑了一个广义粘弹流体动力学模型和一个量子流体动力学模型，前者考虑了静电尘埃压力和尘埃粒子强耦合的影响，后者考虑了量子力和电子、离子的Bohm势和交换关联势的影响。通过对色散关系、类Korteweg-de Vries（KdV）方程和类KdV-Burgers（KdVB）方程的推导和分析，研究了DA波的线性和弱非线性理论。结果表明，在动力学制度（$ωτ_m\gg1$，其中$ω$是波频率和$τ_m$是粘弹性弛豫时间），DA孤立波的振幅随时间缓慢衰减与少量的尘埃粘度的影响。然而，DA冲击类扰动可以激发在流体动力学制度与$ωτ_m\ll1$。给出了KdV和KdVB方程的解析解和数值解，并与系统参数进行了分析。
2015-03-19 physics.plasm-ph
Effects of ion mobility and positron fraction on solitary waves in weak relativistic electron-positron-ion plasma
研究了弱相对论电子-正电子-离子等离子体中离子迁移率和正电子分数对激光场包络孤立波和静电场势孤立波的影响。解析地得到了孤立波存在的参数区域，阐明了参数的合理选择。移动和固定离子的情况下被认为是。结果表明，前一种情况下的孤立波振幅比后一种情况大。在等离子体密度较小的情况下，近似微扰解析解与精确数值计算结果吻合较好。但随着等离子体密度的增加，这种分析方法越来越失去其有效性。正电子分数对孤波振幅的影响呈单调递增关系。本文还简要讨论了这些结果对粒子加速的应用。
2013-10-16 physics.plasm-ph
Oblique propagation of electrostatic waves in a magnetized EPI plasma
从理论上研究了电子-正电子-离子（EPI）等离子体中重离子声波（HIA）在外加磁场作用下非线性传播的基本特征。EPI等离子体由冷磁化的带正电的重离子流体和超热分布的电子和正电子组成。在非线性区域，Korteweg-de Vries（K-dV）和修改的K-dV（MK-dV）方程描述的HIA波的传播。后者在弱振幅极限下允许有正负势的孤立波解（K-dV方程）和只有正势的孤立波解（mK-dV方程）。观察到外磁场、超热电子和正电子、不同等离子体组分浓度、重离子动力学和温度比的影响显著地改变了孤立波的基本特征。结果在磁化EPI等离子体中的应用，这发生在许多天体物理对象中（例如，星系团爆炸和活动星系核）进行了简要讨论。
2017-11-19 physics.plasm-ph
Electron acoustic solitary wave in quantum plasmas with Kappa electrons
研究了含Kappa电子的量子等离子体中的电子声孤立波，通过修改Kappa-Fermi分布和QHD模型推导KdV方程，发现Kappa电子使色散曲线更陡、孤立波更尖锐局域，并增强致密天体环境中的等离子体相互作用。
2025-04-04 physics.plasm-ph
Solitary structures with ion and electron thermal anisotropy
分析了具有离子和电子热各向异性的磁化等离子体中静电孤波结构的形成。离子的热各向异性的Chew-Goldberger-Low（CGL）的双绝热状态方程的帮助下，而电子被视为无惯性的物种与各向异性的双麦克斯韦速度分布函数建模。发现负的电子热各向异性$(T_{e\perp}/T_e{\parallel}>1)$有助于形成大振幅孤立子结构，这与观测数据是一致的。
2015-12-29 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Oblique propagation of arbitrary amplitude electron acoustic solitary waves in magnetized kappa-distributed plasmas
本文研究了磁化等离子体中大振幅电子声波的线性和非线性性质。热电子被假定为在一个非麦克斯韦状态，其特征在于过量的超热粒子，在这里模拟的卡帕型长尾分布函数。波被假定为斜向传播到周围的磁场。两种类型的静电模式存在于线性政权，并简要分析了它们的属性。非线性赝势型分析揭示了大振幅静电孤波的存在，并允许调查其传播特性和存在域，在孤子速度（马赫数）。研究了等离子体的关键结构参数，即超热指数和冷电子密度对孤子特性和孤子存在域的影响。讨论了磁场强度和磁场的作用。
2012-06-29 nlin.PS physics.plasm-ph
Upper-hybrid wave driven Alfvenic turbulence in magnetized dusty plasmas
本文研究了带电尘埃等离子体中静电上混杂波和阿尔芬波的非线性耦合动力学。数值求解了一对描述UH波包络（包括相对论电子质量增加）与密度以及与AWs相关的压缩磁场扰动相互作用的非线性方程组，表明由于不稳定UH波的调制不稳定性，许多相干孤立波图案可以被激发和饱和。这些孤立模式的演化也显示出时空相干，时间以及时空混沌的状态，由于碰撞和融合的模式在随机运动。此外，这些时空特征表现出的小波功率谱分析。结果表明，尘埃磁等离子体中波能的重新分配发生在高次谐波模上，而高次谐波模又导致了阿尔文湍流的产生。这种情况可能发生在土星磁层附近，因为卡西尼号航天器在那里观察到许多静电孤立结构。
2011-02-14 physics.plasm-ph
Modulated envelope localized wavepackets associated with electrostatic plasma waves
已知的静电等离子体模式的非线性振幅调制检查在一个通用的方式，通过应用无碰撞流体模型。冷（零温度）和温暖的流体的描述进行了讨论，并比较结果。适度的非线性振荡制度的影响，通过应用多尺度技术。计算得到一个非线性薛定谔方程（NLSE），它描述了慢变波振幅在时间和空间上的演化。的NLSE承认本地化的信封（孤立波）解决方案的明亮（脉冲）或黑暗（孔，空隙）类型，其特性（最大振幅，宽度）取决于等离子体的内在参数。明确考虑了振幅微扰、有限温度和缺陷（尘埃）浓度等效应。与类似的高度本地化的调制波结构在最近的卫星任务中观察到的相关性进行了讨论。
2004-10-15 physics.plasm-ph
Electrostatic solitary waves in the Earth's bow shock: nature, properties, lifetimes and origin
我们提出了一个统计分析的两千多个双极静电孤立波（ESW）收集从十个准垂直地球的弓形激波过境的磁层多尺度航天器。我们开发并实施了一个校正程序，用于重建实际的电场，速度，和其他属性的ESW从测量，其空间尺度通常可比或小于电压敏感探头之间的空间距离。我们确定轴向和自旋平面天线的频率响应因子之间的最佳比率为约1.65/1.8。我们发现地球弓形激波中95%以上的ESW是负极性的，并对这些ESW的性质进行了深入的分析。它们的空间尺度约为10- 100米，在$λ_{D}$至$10λ_{D}$的范围内，振幅通常低于几伏，低于0.1的局部电子温度，在航天器和等离子体静止帧中的速度低于几百公里/秒，大约为局部离子声速。ESW的空间尺度与局部德拜长度$λ_{D}$显著相关。幅值为5- 30 V或0.1- 0.3Te的ESW发生率为百分之几。ESW的电场一般与局部磁场倾斜，传播方向与激波正向${\bf N}$高度倾斜，80%以上的ESW在距激波面30 $^{\circ}$以内传播。在激波平面中，ESW通常在激波平面上的局部磁场投影${\bf B}_{\rm LM}$的几十度内传播，并且优选地与${\bf N}\times {\bf B}_{\rm LM}$相反。我们认为负极性的ESW是离子-离子流不稳定性的非线性阶段产生的离子相空间空穴。我们估计的离子空穴的寿命为10- 100毫秒，或1- 10公里的空间…
2021-03-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron acoustic shock and solitary waves in spin polarized dense rotating quantum plasmas
针对旋转、自旋极化致密天体量子等离子体，研究耦合色散关系并用 Korteweg de Vries Burgers 方法获得电子声子冲击波解，揭示量子效应的展宽与稳定作用。
2025-07-24 physics.plasm-ph
The ion acoustic solitary waves in the four component complex plasma with a Cairns-Tsallis distribution
研究了由冷惯性离子、正电子、冷电子和热电子（双温）组成的四分量复杂等离子体中的离子声孤波，其中电子和正电子服从Cairns-Tsallis分布，具有不同的非热参数和非广延参数.基于等离子体流体力学方程和Sagdeev赝势理论，推导了等离子体中孤立波存在的条件，如Sagdeev赝势、归一化静电势、马赫数的上下限以及压缩/稀疏孤立波。我们证明，根据目前的研究，孤立波解存在，只有当正电子是麦克斯韦分布和双温电子具有相同的非广延和非热参数。数值分析了Cairns-Tsallis分布中非广延参数和非热参数对孤立波产生条件的影响。
2022-03-22 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Transient evolution of solitary electron holes in low pressure laboratory plasma
孤立电子空穴是无碰撞等离子体中的一种局域化静电正势结构。这些是电子相空间中的涡旋状结构。它的存在是导致共振区电子分布畸变的原因。Schamel第一次从理论上解释了这些。et.al 20，336（1979）和Phys.Plasmas 19，020501（2012）]。当向金属电极施加快速上升的高正电压脉冲时，也可以在实验室等离子体中形成孤立的电子空穴[Kar et.例如，等离子体物理17，102113（2010）]。这些结构的时间演化可以通过测量瞬态电子分布函数（EDF）来研究。在目前的工作中，瞬态EDF测量后，形成一个孤立的电子空穴在几乎均匀的，未磁化的，和碰撞的等离子体施加的脉冲宽度和，其中和施加的脉冲宽度和离子等离子体频率的倒数分别。对于这两种类型的脉冲宽度，双峰状的瞬态EDF的轮廓观察，表明孤立的电子空穴存在于系统中的时间周期长于所施加的脉冲持续时间。束（或自由）电子与捕获（或体）电子一起给出了等离子体中SEH的解决方案。没有自由电子或束电子，就不存在SEH。瞬态EDF测量揭示了等离子体中SEH的存在和演化。测量结果表明，在低压范围内，这些结构在系统中的生存时间较长。在高压情况下，只观察到单个驼峰状瞬态EDF，即只捕获或大量电子。在这种情况下，在施加脉冲结束后等离子体的演化期间，SEH不存在于等离子体中。
2015-03-02 physics.plasm-ph
Slow electron holes in the Earth's magnetosheath
本文通过MMS卫星干涉测量统计研究地球磁鞘中的正极性静电孤立波，确认其为慢电子空穴，并估计其离子作用加速时间尺度约1秒，揭示其寿命短于加速时间尺度。
2024-02-25 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Effect of superthermality on nonlinear electrostatic modes in plasmas
本文研究了含κ分布（超热）电子的等离子体中电声孤波结构的非线性传播。不同类型的本地化结构被证明存在。调制不稳定性的发生进行了研究。
2011-08-14 astro-ph.SR nlin.PS physics.plasm-ph
Dust-acoustic solitary waves in a magnetized dusty plasma with nonthermal electrons and trapped ions
研究了静电尘埃声波在由带负电荷的可动尘埃、非热快电子和涡旋分布的俘获离子组成的磁化尘埃等离子体中的非线性传播。利用约化微扰技术，导出了磁化尘埃等离子体中小振幅孤立波的类KdV方程.研究发现，由于尘埃热压力的影响，非热参数$β~(>1)$存在一个临界值$(β_c)$，低于该值时DA孤波停止传播。得到了KdV型方程的孤子解（行波解），并证明其为稀疏型。数值分析了孤子的特性随系统参数的变化。当尘埃回旋频率小于尘埃等离子体频率的十分之一时，静态磁场（仅改变孤子宽度）的影响变得显著。当自由离子温度与俘获离子温度之比$(σ)$为正（负）时，孤子的振幅增大（减小）。通过数值计算，讨论了传播参数$(l_z)$和$σ$对DA孤子动力学特性的影响，发现孤子结构在相当长的时间内可以抵抗扰动和湍流.这些结果对于理解DA孤波在实验室和空间等离子体（例如，地球磁层、极光区、日光层环境等）。
2014-07-23 physics.plasm-ph
Effect of Landau damping on ion acoustic solitary waves in a multi-species collisionless unmagnetized plasma consisting of nonthermal and isothermal electrons
导出了考虑Landau阻尼效应的Korteweg-de Vries（KdV）方程，研究了弱非线性、弱色散离子声波在由两种不同种类的电子和暖绝热离子组成的无碰撞非磁化等离子体中的传播.较热的高能电子物种遵循凯恩斯等人的非热速度分布。保留信函22，2709（1995）]，而较冷的电子物种服从玻尔兹曼分布。发现该KdV型演化方程的非线性项系数在不同的参数平面上沿不同的曲线族为零。在这种情况下，修改的KdV（MKdV）方程，包括朗道阻尼的效果有效地描述了离子声波的非线性行为。我们还观察到，在参数平面上，包含Landau阻尼效应的KdV和MKdV类演化方程的非线性项的系数沿一族曲线同时等于零。在这种情况下，我们推导出一个进一步修改的KdV（FMKdV）方程，包括朗道阻尼的影响来描述离子声波的非线性行为。实际上，在不同的参数空间区域中，已经导出了不同的包含Landau阻尼效应的修正KdV类演化方程来描述离子声波的非线性行为。本文应用Ott & Sudan [Phys. Fluids 12，2388（1969）]的方法求出了具有非线性项$(ϕ^{(1)})^{r}\frac{\partial ϕ^{(1)}}{\partial ξ}$的发展方程的孤波解，其中$ϕ^{(1)}$是一阶扰动静电势，$r =1,2,3$是一阶扰动静电势。我们发现对于所有的$r =1,2,3$，孤立波解的振幅都随时间减小…
2018-10-30 physics.plasm-ph
Electron-Acoustic Solitons in Magnetized Collisional Nonthermal Plasmas
采用流体动力学方法研究了由惯性冷电子、无惯性κ分布热电子和静态离子组成的磁化碰撞超热等离子体中斜传播耗散电声孤波的性质.利用约化摄动方法，得到了控制OPdEASWS非线性特性的非线性Schamel方程。Schamel方程的孤立波解被用来研究小，但有限振幅OPdEASW在这样的磁化碰撞超热等离子体的基本特征。基本特征（宽度、振幅、速度等）的OPdEASW的被发现的不同的等离子体配置参数，如超热指数，结晶角，碰撞参数，捕获参数，和外部磁场的修改。静电干扰的性质，其可以在不同的现实空间和实验室等离子体系统中传播（例如，在土星环），简要讨论。
2020-06-02 physics.plasm-ph
Electrostatic Plasma wave excitations at the interplanetary shocks
在过去的几十年里，不同类型的等离子体波（例如，离子声波（IAWs）、静电孤立波（ESWs）、上/下混合波、朗缪尔波等）。在无碰撞行星际激波的上游、下游和斜坡区都观察到了激波。这些波在现场测量中表现为短持续时间（在1 au处仅几毫秒）的电场特征，典型频率为$\sim1-10$ kHz。在IP冲击的IAW功能的数量似乎是无法解释的动力学模型，需要一个新的建模工作。因此，本文致力于弥合这一差距。在本文中，我们模拟的线性IAWs内的激波斜坡，通过设计一种新的线性化方法的两流体磁流体力学方程的空间依赖的冲击参数。据发现，对于平行传播的波，线性色散关系导致一个有限的增长率依赖于激波密度压缩比，风的数据表明。进一步的分析表明，波的频率增长的冲击斜坡内的下游，和波的增长率是独立的电子-离子的温度比，磁层多尺度（MMS）的原位测量表明，和均匀的冲击斜坡内。因此，这项研究有助于了解在无碰撞IP冲击的IAW的特性。
2022-12-23 physics.plasm-ph
Electron beam-plasma interaction and electron-acoustic solitary waves in a plasma with suprathermal electrons
超热电子和惯性漂移电子，即所谓的电子束，是在多种天体物理等离子体中观测到的静电孤波非线性动力学的关键。本文研究了由冷的惯性背景电子、热的超热电子（用$κ$型分布模型模拟）和静止离子组成的无碰撞非磁化等离子体中电声孤波的传播。等离子体被冷电子束组件穿透。一个线性色散关系推导出描述小振幅波的结构，显示出弱的依赖性的电子束速度和密度的相速度。采用Sagdeev型赝势方法得到了大振幅孤立波的存在域，并研究了它们的非线性结构与电子束的运动学和物理性质以及超热电子的超热性（用$κ$描述）的关系.结果表明，电子束对电声孤波有很大的影响，但在该模型中只产生负极性的电声孤波。当电子束与孤波共同传播时，孤波的存在范围（马赫数范围）随着电子束速度和束-热电子温度比的增大而变窄（几乎为零），而在高超温区（低$κ$）随着束-冷电子密度比的减小而变窄。结果表明，对于同向传播的孤波，随着束速和束-冷电子密度比的增大，电势幅值显著减小，而随着束-热电子温度比的增大，电势幅值略有减小.
2018-04-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Evidence of oblique electron acoustic solitary waves triggered by magnetic reconnection in Earth's magnetosphere
基于最近的磁层多尺度斜电子声波观测，我们利用约化微扰技术研究了斜电子声波的产生机制。导出了由冷惯性背景电子、冷惯性电子束、热无惯性超热电子（由$κ$分布表示）和静止离子组成的无碰撞磁化等离子体的非线性Zakharov-Kuznetsov（ZK）方程。此外，不稳定性增长率推导出使用小k摄动展开法。我们的研究结果表明，静电波剖面的结构是显着的外部磁场，未扰动的热，冷，和电子束密度，超导角，和超热率的影响。这些参数也影响不稳定性增长率。这项研究阐明了倾斜电子孤波的特点，可能是负责改变电子和离子的分布函数，从而改变磁重联过程。此外，随着等离子体参数增加生长速率可能是异常电阻率的来源，其增强了磁重联的速率。
2022-07-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonlinear Landau damping and modulation of electrostatic waves in a nonextensive electron-positron-pair plasma
在Tsallis的$q$ -非广延统计的背景下，利用Vlasov-Poisson方程组研究了无碰撞电子-正电子（EP）对等离子体中静电波包络振幅调制的非线性理论.特别地，修正和修改了EP等离子体中的朗缪尔振荡的先前线性理论[Phys. Rev. E { \bf 87}，053112（2013）]。应用多尺度技术（MST），证明了静电波包络的演化是由一个非线性薛定谔（NLS）方程控制的，该方程带有一个非定域非线性项$\propto {\cal{P}}\int|ϕ(ξ',τ)|^2dξ'ϕ/(ξ-ξ') $ [其中${\cal P}$表示柯西主值，$ϕ$表示小振幅静电（复）势，$ξ$和$τ$是MST中由于波粒共振而出现的拉伸坐标].研究发现，在超扩展子区$1/3<q\lesssim3/5$中存在一个超扩展子区$(q<1)$，在该子区中，载波频率可以随着群速度的变化而发生翻转。研究了非局部非线性项和非广延参数$q$对波包调制不稳定性和NLS方程孤立波解的影响。研究发现，由于NLS方程的非局域非线性，调制后的波包总是不稳定的（非线性朗道阻尼）。此外，非线性朗道阻尼的作用是减慢波包络的振幅，并且相应的衰减速率可以更快的对等离子体中的超热粒子的数量越大。
2015-12-05 physics.plasm-ph
Oblique propagation of dust ion-acoustic solitary waves in a magnetized dusty pair-ion plasma
本文研究了静电波在含有不动带电尘埃的磁化对离子等离子体中的传播特性。结果表明，斜传播（OP）的低频（与负离子回旋频率相比）长波长的“慢”和“快”模式可以传播，分别作为尘埃离子声波（DIA）和尘埃离子回旋（DIC）的波。这些模式的性质的影响进行了研究的传播$(θ)$，静磁场，正负离子的质量比$(m)$和温度$(T)$，以及灰尘负离子数密度比$(δ)$。使用标准的约化摄动技术，我们推导出一个Korteweg-de Vries（KdV）方程的小振幅OP DIA波的演变。结果表明，当$m$远低于其临界值$m_c~(\gg1)$时，KdV方程只允许稀疏孤子存在，而$m_c~(\gg1)$通常依赖于$T$和$δ$ .结果表明，KdV方程的非线性系数在$m=m_c$处为零，即，的等离子体与更重的负离子，和DIA波的演变，然后描述了一个修改的KdV（mKdV）方程。后者被证明只有压缩孤子解。利用上述系统参数研究了KdV和mKdV孤子的性质，并简要讨论了我们的结果在实验室和空间等离子体中的应用。
2014-06-19 physics.plasm-ph
Solitary, explosive and rational solutions for nonlinear electron-acoustic waves with non-thermal electrons
对由冷电子流体、非热热电子和稳态离子组成的非磁化无碰撞等离子体中的电子声波传播进行了严格的理论研究。基于赝势方法，讨论了大振幅势结构和孤立波的存在性。本文用约化微扰法导出了小振幅静电波的Korteweg-de Vries（KdV）方程。本文提出了一种代数方法和计算机符号计算，大大超过了现有的双曲正切方法的适用范围，推广了双曲正切方法，得到了KdV方程的一系列精确解。数值研究已经使用接近对应于昼侧极光区的那些值的等离子体参数进行，揭示了不同的解决方案，即，钟形孤立脉冲、有理脉冲和在有限点处具有奇异性的解称为爆破解。本研究的结果可能适用于某些等离子体环境，如地球磁层。
2009-09-01 nlin.PS nlin.SI physics.plasm-ph
Solitary, explosive, rational and elliptic doubly periodic solutions for nonlinear electron-acoustic waves in the earth's magnetotail region
本文从理论上研究了电子声波在由冷电子流体和两种不同温度的等温离子组成的非磁化无碰撞等离子体中的传播。基于赝势方法，讨论了大振幅势结构和孤立波的存在性。本文用约化微扰法导出了小振幅静电波的Korteweg-de Vries（KdV）方程。本文采用了一种代数方法和计算机符号计算，大大超过了现有的双曲正切法和推广的双曲正切法的适用范围，得到了KdV方程的一系列精确解。利用与地球等离子体片边界层区域相对应的等离子体参数进行了数值研究，揭示了不同的解，即，钟形孤波和有限点处的奇性解（称为“blowup”解）、Jacobi椭圆型双周期波、Weierstrass椭圆型双周期型解，以及爆炸脉冲的传播。本研究的结果可能适用于某些等离子体环境，如地球的磁尾区和地球的磁层。
2009-08-24 nlin.PS nlin.SI physics.plasm-ph
Head-on collision of nonlinear solitary solutions to Vlasov-Poisson equations
研究了Vlasov-Poisson方程组的非线性孤立子解，并采用全动力学模拟方法研究了其稳定性。研究是在离子声学制度的碰撞，静电和麦克斯韦电子离子等离子体。被捕获的电子的人口是基于众所周知的沙梅尔分布函数建模。为了研究非线性解的碰撞稳定性，进行了非线性解的迎头相互碰撞。研究结果主要包括三个方面：（1）根据马赫数的不同，这些非线性解可分为稳定解、半稳定解和不稳定解。半稳定解表明随着马赫数的增加，从稳定解到不稳定解的平滑过渡。(II)解的稳定性可以追溯到对平均速度施加的条件，即网络中立性。结果表明，双极结构产生的电子通量，早期的时间演化。这种双极结构作为网络中立性不稳定性的种子，在碰撞过程中提示非线性解决方案的能量平衡。随着马赫数的增加，双极结构的振幅增大，导致更强的不稳定性。(III)它是建立在相互碰撞，合并过程中的电子空穴可以发生在不同程度上，基于它们的速度特性。具体地说，电子空穴围绕彼此的旋转数（在合并阶段）是变化的。此外，还观察到在非整数旋转数的情况下，两个电子空穴交换它们的相空间核。
2019-02-20 nlin.PS physics.plasm-ph
Quantum Trivelpiece-Gould waves in a magnetized dense plasma
利用磁流体动力学模型导出了稠密量子等离子体中低于电子等离子体频率的静电波的色散关系。结果表明，在经典的情况下，色散关系减少到著名的Trivelpiece-古尔德（TG）模式获得的表达式。注意也致力于孤立波的情况下，与非线性TG模式。
2008-06-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulation of Buneman instability beyond quasilinear saturation
布尼曼不稳定性的时空演变一直遵循数值，直到其准线性淬火和超越，使用内部开发的静电一维粒子模拟代码。对于不同的初始漂移速度$k_{L}v_{0}/ω_{pe} \approx 0.1 \, - \, 1$和较宽的电子与离子质量比（m/M）范围，由模拟得到的生长速率与四阶色散关系的数值解吻合得很好.当静电场能量密度（$\sum\limits_{k} |E_{k}|^{2}/8π$）与初始电子漂移动能密度（$W_{0} = \frac{1}{2} n_{0}m v^{2}_{0}$）之比达到恒定值时，布尼曼不稳定性出现准线性饱和，正如Hirose [等离子体物理20，481（1978）]所预测的，该值与初始电子漂移速度无关，但取决于电子与离子的质量比m/M，如$\sum\limits_{k} |E_{k}|^{2}/16πW_{0} \approx (m/M)^{1/3}$。这一结果在我们的模拟中得到了验证。增长的不稳定性超过第一饱和（准线性饱和），直到其最终饱和[石原等。例如，PRL 44，1404（1980）]遵循随时间的代数标度。与准线性饱和相反，最终饱和的静电场能量密度与初始动能能量密度的比率相对独立于电子与离子的质量比，并且被发现仅取决于初始漂移速度。超过最终饱和，电子相空间空穴耦合到大振幅的离子孤立波，一种状态被称为耦合空穴孤子，在我们的模拟中看到。这些相干模的传播特性（振幅…
2017-09-21 physics.plasm-ph
Double-layer shocks in a magnetized quantum plasma
本文报道了在量子电子-正电子-离子（e-p-i）等离子体中，量子离子声波（QIAWs）斜向于外磁场传播时，有限幅静电激波的形成。这样的冲击被认为是由压缩和伴随的稀疏慢波阵面的双层（DL）结构。这种DL冲击的存在关键取决于量子耦合参数$H$与玻姆势和正电子电子密度比$δ$。然而，配置文件可能会，陡峭的初始和达到稳定状态的一些孤立波的前面的冲击。这种新的DL冲击可能是强激光-固体密度等离子体相互作用实验以及紧凑天体物理物体中粒子加速的良好候选者，例如，磁化的白矮星。
2010-08-19 physics.plasm-ph
Drift ion-acoustic waves in a nonuniform rotating magnetoplasma with two-temperature superthermal electrons
本文研究了非均匀旋转磁等离子体中含有两个温度超热电子的低频（相对于离子回旋频率）长波长静电漂移离子声波（IAWs）的理论。在线性极限下，IAWs和漂移波通过密度不均匀性的耦合产生了一种新的波模，这种波模通常依赖于超热电子的密度梯度、转动频率和光谱指数。在非线性区域，利用色散近似导出了漂移IAWs的演化方程，并利用Jacobi椭圆函数展开技术得到了其精确的孤立波解和周期波解（即椭圆余弦和椭圆余弦）。这些解决方案的属性进行了数值研究，发现它们显着修改的背景密度梯度，超热的电子和科里奥利力与离子的旋转运动的影响。
2022-02-23 physics.plasm-ph
Electrostatic Waves and Electron Holes in Simulations of Low-Mach Quasi-Perpendicular Shocks
本文利用二维PIC模拟研究低马赫数准垂直激波，揭示电子束驱动EAWs并演化为ESWs的机制，且其尺度和振幅依赖激波速度。
2024-08-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonlinear Ion-Acoustic Waves with Landau Damping in Non-Maxwellian Space Plasmas
本文研究非麦克斯韦空间等离子体中朗道阻尼对非线性离子声孤立波的影响，通过多尺度微扰导出含非局部阻尼项的修正KdV方程，获得振幅衰减的解析解，并结合数值模拟揭示了kappa电子统计与朗道阻尼的综合效应。
2024-06-05 nlin.PS physics.plasm-ph physics.space-ph
Large-amplitude electron-acoustic solitons in a dusty plasma with kappa-distributed electrons
采用Sagdeev赝势方法研究了背景中存在大质量带电尘埃粒子的超热电子等离子体中完全非线性静电孤波结构的发生和动力学。给出了孤子的存在区域，并阐明了孤子的参数依赖性。
2011-08-23 astro-ph.CO astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnitude of Short-Wavelength Electric Field Fluctuations in Simulations of Collisionless Plasma Shocks
本文通过1D粒子网格模拟，发现当上游电子温度高于离子温度时，短波长电场涨落幅度随频率比增大并达到实际值，且与静电孤立结构相关；温度比反转时幅度较小。
2025-09-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Interaction of ion-acoustic solitons with electron beam in warm plasmas with superthermal electrons
利用流体动力学方程和泊松方程耦合，研究了由绝热离子和超热（Kappa分布）电子组成的热等离子体中的离子声孤立波（IASW）的传播。在线性极限下，通过对基本方程进行线性化，得到了离子声波的色散关系。另一方面，在非线性分析中，为了研究任意振幅的IA孤子，推导了一个包含Sagdeev赝势的能量平衡方程。确定了马赫数范围，并对该范围内的IA孤子的传输和特性进行了参数化和数值分析。研究了由于超热效应（via）引起的静电（ES）激发的幅度和宽度的变化以及物理参数（离子温度、孤子速度、电子束密度和电子束速度）的变化。证实了等离子体中IASW与电子束之间存在典型的相互作用。同时还发现，在等离子体中，既有负极性（稀疏孤子）又有正极性（压缩孤子）的ES孤子可以共存。此外，小，但有限的振幅限制的IASW的调查，它表明，这一限制仅限于负电位脉冲。
2012-04-17 physics.plasm-ph
On the excitation of Ion Acoustic Soliton in quiescent plasma confined by multi-pole line cusp magnetic field
本文详细地研究了在多极线尖点磁场装置中，由无源放电产生的静止氩等离子体中的离子声孤子的受控实验观测和特性。在这个系统中，静电波动被发现是小于1%，静态等离子体的特性。在MPD中激发出离子声孤子，实验测量了离子声孤子的传播速度和宽度，并与一维KdV方程进行了比较。研究了两个反向传播孤子的相互作用，进一步证实了传播的孤立性。在成功描述了离子声孤子的特性之后，研究了尖点磁场的变化对离子声孤子传输的影响。实验观察到在MPD中，极尖磁场的大小影响孤子的激发和传播。孤子的振幅随着极场的增大而增大，当极场达到一定值Bp~0.6kG时，孤子的振幅随着极场的增大而减小。同时，孤子的宽度表现出不同的行为。尖形磁场几何结构对初级电子约束的作用被用来解释观测结果。
2022-08-02 physics.plasm-ph
How Electron Two-Stream Instability Drives Cyclic Langmuir Collapse and Continuous Coherent Emission
连续的等离子体相干发射是由强电子双流不稳定性的非线性演化驱动的重复朗缪尔崩塌维持的。朗缪尔波在线性阶段受孤立波调制，在非线性阶段受静电哨声波调制。调制不稳定性导致朗缪尔坍缩和电子加热，填充在空穴。高压通过激发短波长离子声模式释放，该模式由电子阻尼并重新激发小尺度朗缪尔波-该过程关闭了保持连续相干发射的反馈回路。
2017-02-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Quantified Energy Dissipation Rates: Electromagnetic Wave Observations in the Terrestrial Bow Shock
我们提出了第一个量化的措施，每单位体积的能量消耗率的高频电磁波在过渡区的地球的无碰撞弓形激波使用的数据从THEMIS航天器。每一个THEMIS激波交叉检查可用的波爆发数据显示，低频（< 10 Hz）的磁声哨声波和高频（> 10 Hz）的电磁波和静电波在整个过渡区和磁鞘。在这两个频率范围内的波有较大的振幅，但更高的频率波，这是本研究的重点，表现出较大的贡献，坡印亭通量和能量耗散率。较高频率的波被确定为离子声波，电子回旋漂移不稳定性驱动波，静电孤立波和哨声模式波的组合。这些波的振幅可以超过dB ~ 10 nT，dE ~ 300 mV/m，但更典型的值为dB ~ 0.1-1.0 nT，dE ~ 10-50 mV/m;能量通量超过2000 × 10^（-6）W m^（-2）;（4）能量耗散率> 3 × 10^（-6）W·m^（-3）。耗散率被发现是在超过四个数量级以上，是必要的，以解释增加熵跨越冲击。因此，波有时仅需要< 0.01%的效率来平衡产生冲击的非线性波陡化。因此，这些结果第一次表明，高频电磁波和静电波具有调节无碰撞冲击的全球结构的能力。
2013-05-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Ion Hole Equilibrium and Dynamics in One Dimension
静电孤立波与负电位（离子空穴）进行了理论分析，使用最近开发的慢电子空穴的治疗推广。它表明，一个经常引用的标准，他们的存在是错误的，他们实际上可以存在一个广泛的离子与电子的温度比。空穴速度$v_h$相对于离子分布的移动系统地减小了允许的空穴深度，其通过$v_h/v_{ti}\sim 2$变得非常小。离子空穴通常被电子反射力不稳定地加速，对所产生的非对称势结构进行了数值和解析计算。这种加速的时间尺度与离子等离子体周期成比例，并且通常长于势阱中的离子反弹时间。因此，离子空穴的行为就像近似刚性的实体，即使不稳定，也可以比卫星的典型渡越时间长得多，以便被观察到。
2023-01-14 physics.plasm-ph physics.space-ph
Ion Acoustic Travelling Waves
多流体等离子体中的行波模型提供了对等离子体中完全非线性波结构的基本了解，而这些结构不容易从数值模拟或弱非线性波理论中获得。我们说明了这些想法使用的情况下，没有磁场或一个恒定的正常磁场存在的电子-质子多流体等离子体的最简单的模型之一。我们表明，行波可以减少到一个单一的一阶微分方程的动力学。我们还表明，该方程承认一个多辛哈密顿制定的空间和时间变量可以作为演化变量。本文提出了一个适用于计算任意质量比多流体等离子体绝热静电孤波特征的积分方程。积分方程自然地从用于双流体等离子体的流体动力学方法产生，其中两种物质具有给定的质量比（例如，等离子体可以是电子质子或电子正电子等离子体）。除了其内在的兴趣，积分方程的解决方案提供了一个有用的分析测试的数值代码，包括质子-电子质量比作为一个基本常数，如粒子在细胞（PIC）的代码。用积分方程描述了由热电子和冷质子流体组成的离子声行波的物理特性。
2013-12-22 physics.plasm-ph
On the soliton solutions in a self-gravitating strongly coupled electron-ion-dusty plasma
本文研究了三组分电子-离子-尘埃等离子体中尘埃粒子的静电强耦合与自引力效应，利用约化微扰技术推导出耦合 KdV 方程，并通过解析与数值模拟分析了强耦合和自引力对孤波轮廓及非线性、色散系数的影响。
2024-11-13 nlin.PS physics.plasm-ph
Exploration on the Two-stream Instability in the Polar Cusp Under Solar Storm Disturbances and its Potential Impacts on Spacecraft
本研究通过PIC模拟与卫星数据对比，揭示太阳风暴期间极尖区双流不稳定性演化及其与静电孤立波的相互作用，并评估其对航天器表面电荷和通信的潜在风险。
2025-09-11 physics.plasm-ph
