Energy principle for 2D electromagnetic, relativistic, interpenetrating, counter streaming plasma flows
相对论性电子束在等离子体中传播时，在系统中感应出一个返回电流。这种逆流的正向和返回电流的系统容易受到许多不稳定性的影响，其中韦伯仍然是使系统不稳定的主要模式。韦伯不稳定性已被广泛研究，在模拟，实验，以及，分析使用流体和动力学处理。一个纯粹的增长模式，如韦伯不稳定性也可以理解，通过使用守恒定理和能量原理分析。已经使用能量原理分析研究了光束等离子体系统中的静电不稳定性（与Weibel不稳定性类似的双流不稳定性）[Lashmore-Davies 2007]。本文对束流等离子体系统中二维韦伯不稳定性的守恒定理进行了详细的解析描述。
2017-07-10 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
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
Relativistic electron streaming instabilities modulate proton beams accelerated in laser-plasma interactions
我们报告的实验证据表明，多兆电子伏质子加速相对论激光等离子体相互作用调制的强附加电磁场。调制时，观察到的预等离子体上开发的背面的$μ$ m级固体密度氢靶。在这样的条件下，电磁场被相对论电子韦伯不稳定性放大，并在目标的临界密度区域最大化。质子的空间分布的分析表明产生了具有$μ$ m尺度波长的$B>$ 10 MG和$E>$ 0.1 MV/ $μ$ m场。这些结果是在良好的协议与三维粒子的细胞模拟和分析估计，这进一步证实，这一过程是占主导地位的不同的目标材料提供了一个preplasma形成在后侧的规模长度$\gtrsim 0.13 λ_0 \sqrt{a_0}$。这些发现对用于多用途应用的高质量质子加速所需的预等离子体水平施加了重要的限制。
2017-04-14 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
Temperature-dependent Saturation of Weibel-type Instabilities in Counter-streaming Plasmas
我们提出了第一个2X2 V连续Vlasov-Maxwell模拟的互穿，非磁化等离子体，研究两个流，斜，和双折射模式之间的竞争在弱相对论制度。我们发现，后非线性饱和的最快增长的双流和斜模式，有效的温度各向异性，驱动电流丝形成通过长期的韦伯不稳定性，有很强的依赖于逆流等离子体的内部温度。有效的温度各向异性是显着减少在较冷的等离子体比在较热的，导致数量级较低的磁化较冷的等离子体。韦伯型不稳定性的能量转换效率对内部束流温度的强烈依赖关系，对确定它们对许多天体物理和实验室等离子体观测到的磁化的贡献具有影响。
2019-02-22 astro-ph.HE physics.plasm-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
Ion Kinetics and Neutron Generation Associated with Electromagnetic Turbulence in Laboratory-scale Counter-streaming Plasmas
本研究利用高阶隐式粒子模拟代码，定量揭示实验室尺度对撞等离子体中电磁湍流对离子动力学的影响机制，解释了非磁化实验结果，磁化场景结论可通过现有实验验证。
2024-03-12 physics.plasm-ph
Emergence of Kinetic Behavior in Streaming Ultracold Neutral Plasmas
我们通过调整产生等离子体的光致电离激光束来产生流动的超冷中性等离子体。通过改变电子温度，我们控制的相对速度的流动人口，并结合等离子体密度的变化，这控制离子碰撞流的碰撞性。激光诱导荧光被用来映射空间分辨的密度和速度分布函数的离子。我们将局部热平衡的缺乏和相互渗透、逆流离子的不同群体确定为动力学行为的特征。实验数据进行了比较，从一个一维，两种流体的数值模拟的结果。
2015-01-24 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
Filamentary plasma eruptions and the heating and acceleration of electrons
我们提出了测试粒子模拟的电子在非线性MHD模拟的I型边缘局域模（ELM），探讨了一个喷发的等离子体灯丝的动力学水平的影响。电子被适度加热和加速在一个快速的时间尺度上的顺序为0.5毫秒的火山喷发。一个明显的非热尾形成的动能的分布是幂律的形状，并达到90千电子伏的一些粒子。加速度是专门观察到的方向平行于磁场，即具有明显的偏好，在逆流方向，我们表明，平行的电场是所观察到的加速度的原因。大多数从系统中逃逸的粒子在其逃逸过程中的某个时间离开偏滤器外腿中的一条明显的走向线。处于能量分布尾部的逃逸高能电子不受碰撞的影响，表现出逃逸电子的特征。均方位移表明，在能量空间中的运输显然是超扩散的，并解释作为一个随机行走的加速过程，我们发现，能量增量的分布呈现指数尾，在能量空间中的运输是同样重要的对流（系统）和扩散（随机）的性质。通过分析MHD模拟本身，结果表明，在边缘区域的平行电场的直方图呈现幂律形状，这种明显的非高斯统计最终是我们在能量空间中发现的粒子输运的适度异常现象的原因之一。
2022-10-21 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
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
Impact of Radio Frequency Power on Columnar and Filamentary Modes in Atmospheric Pressure Very Low Frequency Plasma within Pores
本文结合光学、电学诊断与光谱建模，研究RF功率对不同VVLF和孔径下VLF孔隙等离子体柱状/丝状模式的调控机制。
2025-05-07 physics.app-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
Weibel instability drives large magnetic field generation in laser-driven single plume ablation
利用第一性原理动力学模拟方法研究了激光驱动箔和黑腔等离子体中膨胀烧蚀等离子体产生磁场的过程。除了比尔曼电池产生的磁场，强大的辅助磁丝被发现生长在电晕的单个膨胀等离子体羽流;观察到这种丝占主导地位的比尔曼领域在足够大的焦点半径，达到饱和值的$\sim$ 100 T在国家点火设施一样的驱动条件。丝状场是由烧蚀离子和稀疏背景种群之间的相对逆流驱动的离子韦伯不稳定性引起的，这可能是空腔或激光预脉冲中预填充气体的结果。离子-韦伯不稳定性是强大的，包括碰撞和增长的时间尺度为100 ps，波长的规模为100-250 $μ$ m，在广泛的背景人口密度;不稳定性也引起相干密度振荡。这些结果是特别感兴趣的惯性约束聚变实验，在这种领域和密度扰动可以修改热传输以及激光传播和吸收。
2019-12-23 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
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
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
