Relativistic hydrodynamic model with the average reverse gamma factor evolution for the degenerate plasmas: high-density ion-acoustic solitons
在接近光速的高费米速度极限下，考虑了具有简并粒子的高密度低温等离子体。研究了小振幅离子声孤子。分析基于平均反向伽马因子演化的相对论流体动力学模型，该模型由浓度、速度场、平均反向相对论伽马因子和反向相对论伽马因子通量等主要流体动力学变量的演化方程组成。在线性近似下，通过流体动力学结果与应用相对论Vlasov动力学方程的结果的比较，证明了所建议的模型的合理性。
2021-11-28 physics.plasm-ph
Vortex Solitons and Filamentation of Electromagnetic Beams in Relativistically Degenerate Plasmas
School of Physics, Free university of Tbilisi（第比利斯自由大学物理学院）；Andronikashvili Institute of Physics (TSU)（安德罗尼卡什维利物理研究所（第比利斯国立大学））
研究了相对论性简并等离子体中电磁涡旋束的传播稳定性及非线性吸引子特性，揭示了涡旋孤子在束流化过程中的拓扑保护与稳定性机制。
2026-01-15 physics.plasm-ph
Generation of wakefields and electromagnetic solitons in relativistic degenerate plasmas
研究了相对论简并等离子体中强线偏振电磁波与纵向电子密度扰动的非线性相互作用。电磁波和纵向场的非线性动力学，由电磁波有质动力驱动，是由一组耦合的非线性偏微分方程。对这些耦合方程的数值模拟表明，在含有$R_0\equiv p_F/mc\ll1$和$v_g/c\sim1$的弱相对论简并等离子体中产生尾场是可能的，其中$p_F$是费米动量，$m$是电子质量，$c$是真空中的光速，$v_g$是EMW群速度.当$v_g/c$减小到$\sim0.1$时，尾波场的产生被抑制，而纵向场被局域化，形成类孤子结构。而在中等$(R_0\lesssim1)$或强相对论简并$(R_0>1)$与$v_g/c\sim0.1$的区域中，只能形成电磁孤子。
2020-01-10 physics.plasm-ph
Nonlinear separate spin evolution in degenerate electron-positron-ion plasmas
考虑了自旋电子声波、正电子声波和自旋电子正电子声波的非线性演化。结果表明，弱非线性动力学的每个波导致孤子的形成。总之，我们报告存在三种不同的孤子。首次描述了电子-正电子-离子等离子体中已知的自旋电子声孤子。首次报道了自旋电子正电子声孤子的存在。正电子-声孤子和自旋-电子-正电子声孤子是由正电势区域产生的。自旋电子声孤子在相对小的正电子不平衡$n_{0p}/n_{0e}=0.1$处表现为负电势区域，在相对大的正电子不平衡$n_{0p}/n_{0e}=0.5$处表现为正电势区域。
2016-02-27 physics.plasm-ph
Modulational instability of quantum electron-acoustic waves and associated envelope solitons in a degenerate quantum plasma
从理论上研究了简并量子等离子体（包含非相对论简并电子、超热电子或$κ$分布电子以及定态离子）中线性和非线性量子电声波的基本特征.采用摄动法导出了非线性薛定谔方程。得到了NLS方程的定态孤子解，并对定态孤子解进行了解析和数值分析，以确定QEA包络孤子的基本特征。已经发现，冷电子的简并性和交换/玻姆势的影响，以及热电子的超热性显着修改的线性和非线性QEA波的基本性质。观察到对于$k<k_c$，QEA波是调制不稳定的，其中$k_c$是QEA波数的最大（临界）值$k$，低于该值QEA波是调制不稳定的），对于$k<k_c$，NLS方程的解产生了亮包络孤子，发现它们在空间（$ξ$）和时间（$τ$）轴上都是局域的.随着谱指数$κ$的增大，QEA包络亮孤子的波数临界值减小（增大）。这些结果对理解强激光辐照金属产生的固体密度等离子体中的局域静电扰动、半导体器件、微电子学等都有重要意义。
2017-01-30 physics.plasm-ph
Solitary structure formation and self-guiding of electromagnetic beam in highly degenerate electron plasma
本文研究了高频强流电磁场与简并电子等离子体的非线性相互作用。在慢变包络近似下，束流动力学由矢量势和标量势的一对非线性方程描述。数值模拟表明，对于任意的简并度，等离子体支持存在轴对称的2D孤子，这些孤子对小扰动是稳定的。当结构中俘获的功率是孤子振幅的增长函数，大于某一临界值但小于电子空穴所决定的值时，孤子就存在。通过模拟参数接近孤子解的初始高斯光束的动力学过程，验证了所得到的孤子解的鲁棒性。经过几个衍射长度后，光束的轮廓接近于基态孤子的轮廓，并在长距离传输时没有可检测到的畸变。对输入高斯光束的参数远离基态解的情况进行了模拟。结果表明，光束参数在基孤子解参数附近振荡，从而形成振荡波导结构。
2021-04-08 physics.plasm-ph
Spin-electron-acoustic waves and solitons in high-density degenerate relativistic plasmas
如果自旋向上的电子和自旋向下的电子彼此相对运动，则可以在简并电子气中发现自旋电子声波（有时称为自旋等离子体）。在这里，我们建议相对论流体动力学与单独的自旋演化，使我们能够研究线性和非线性自旋电子声波，包括自旋电子声孤子。本文提出的流体动力学模型是相对论流体动力学模型的相应推广，它包括自旋上升电子和自旋下降电子的偏浓度、偏速度场、偏平均反向相对论伽马因子和反向相对论伽马因子的偏通量等函数的演化方程。我们发现相对论效应降低了自旋电子声波的相速度。数值分析了朗缪尔波、自旋电子声波和离子声波的谱随电子自旋极化的变化。结果表明，在相对论极限下，朗缪尔波和自旋电子声波的谱线越来越接近。证明了相对论性自旋电声孤子的振幅和宽度与自旋的关系。发现在相对论效应的影响下，有电场势的亮孤子重新形成暗孤子。
2021-12-27 physics.plasm-ph
Short-wavelength soliton in a fully degenerate quantum plasma
利用Wigner函数的动力学方程，建立了非相对论完全简并量子等离子体中动力学短波长纵波的一维非线性演化方程.方程的线性色散具有“零声”形式$\sim k\exp (-k^{2})$，其中$k$是波数，并且它与先前已知的非线性演化方程有很大不同。我们用数值方法找到了相应的孤子解，并证明了三个孤子之间的碰撞是弹性的，只产生相移。
2021-03-10 nlin.PS physics.plasm-ph
Large amplitude electromagnetic solitons in a fully relativistic magnetized electron-positron-pair plasma
采用完全相对论性的双流体模型，考虑了弱相对论性$(P\ll nmc^2)$和超相对论性$(P\gg nmc^2)$随机热能的物理机制，研究了磁化正负电子等离子体中纯定常大振幅电磁孤波的非线性传播.这里，$P$是热压，$n$是粒子的数密度，$m$是粒子的质量，$c$是真空中的光速。文献[Phys. Plasmas \textbf{11}，3078（2004）]中的先前理论通过电子和正电子两者的相对论热运动而被推进和推广。在弱相对论区域中，亚阿尔夫孤子和超阿尔夫孤子共存，而在超相对论EP等离子体中，亚阿尔夫孤子只存在.在这两个物理区域中，我们还研究了不同的马赫数和孤子振幅的极限。
2020-06-04 physics.plasm-ph
Generation of longitudinal electric current by the transversal electromagnetic field in classical and quantum degenerate plasma
分析了简并无碰撞经典等离子体和简并量子等离子体与横向电磁场的非线性相互作用。推导了简并无碰撞经典等离子体和量子等离子体中电流的计算公式。它已经出现，非线性帐户导致发生纵向电流沿波矢量的方向。该第二电流与在经典线性分析中接收的已知横向电流正交。对经典简并费米等离子体和费米-狄拉克等离子体（电子气体具有任意程度简并的等离子体）的电流密度进行了图解比较。对经典和量子简并等离子体的电流密度进行了图解比较。比较了在不同的无量纲电磁场振荡频率下，量子简并等离子体的电流密度与无量纲波数的关系。
2015-04-07 physics.plasm-ph
Distinctive features of ion-acoustic solitons in EPI super-dense magneto-plasmas with degenerate electrons and positrons
利用扩展的Poincaré-Lighthill-Kuo（PLK）约化微扰方法研究了小振幅离子声孤波（IASW）动力学（传播和相互作用），结果表明，在由无惯性简并电子、正电子和等温离子组成的磁等离子体中，当电子、正电子受到超相对论简并压力时，IASW动力学呈现出明显的特征.计算表明，在超相对论简并压力下，离子声孤立波在等离子体中可能发生不同的相互作用。
2010-10-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Fluid simulation studies of the dynamical behaviour of one dimensional relativistic electromagnetic solitons
用数值流体模拟方法研究了一维相对论冷等离子体模型中一类特殊的行波解的时间演化，该解由孤立脉冲形式的电磁波和等离子体波耦合而成（Phys.Rev.Lett. 68，3172（1992）; Phys. Plasmas 9，1820（2002））。结果发现，孤立脉冲，包括一个单一的光峰被困在调制密度结构是长寿的，而结构与多个被困光峰发展的不稳定性在后缘。两个单峰结构的相互作用特性显示出有趣的依赖关系，它们的相对振幅和传播速度，可以理解在非均匀等离子体介质中的传播特性。
2005-12-21 physics.plasm-ph
Electromagnetic Vortex solitons in the magnetospheres of super-Eddington AGN
研究了超爱丁顿活动星系核（AGN）电子正电子等离子体中电磁涡旋孤子的传播和动力学。这种结构的存在和稳定性证明了高度透明的AGN等离子体介质。动力学特征和相应的观测签名的可能影响进行了讨论。
2020-08-05 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Three Dimensional Relativistic Electromagnetic Sub-cycle Solitons
利用三维Particle-in-Cell方法模拟了强激光脉冲在欠密等离子体中的传输，观察到了三维相对论电磁子周期孤子。它们的结构类似于具有极向电场和环形磁场的振荡电偶极子，其与电子密度同相振荡，频率低于朗缪尔频率。在离子时间尺度上，孤子的核发生库仑爆炸，导致离子加速，然后演化成一个缓慢膨胀的准中性腔。
2002-11-26 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Nucleus-acoustic solitons in self-gravitating magnetized quantum plasmas
研究了在外加磁场作用下，由非简并轻（重）核和非/超相对论简并电子组成的超致密自引力磁化量子等离子体（SDSGMQP）系统中核声孤波的基本性质.用约化摄动法导出了KdV方程。NA SW形成有负（正）静电（自引力）势。还观察到，非/超相对论简并电子压力的影响，以及外部磁场的非线性显著改变了NA SW的基本性质（例如，幅度，宽度和速度）。我们目前的分析结果可以很有帮助地解释在天体物理致密天体，特别是中子星，这是简要讨论的NASW的形成背后的物理。
2017-10-07 physics.plasm-ph
Electromagnetic Solitons in Quantum Vacuum
在极强电磁场的极限下，由于光子-光子散射使真空折射率依赖于场的振幅，从而修正了麦克斯韦方程组。在波数小但有限的电磁波存在时，真空表现为色散介质。结果表明，真空极化与反向传播电磁波相互作用中的非线性效应的相互作用可以导致Kadomtsev-Petviashvily孤子的形成，并且在一维结构中，可以形成Korteveg-de-Vries型孤子，这种孤子可以在很长的距离上传播而不改变其形状.
2019-12-16 hep-ph nlin.PS physics.plasm-ph
Effects of quantum statistical pressure and exchange correlation on the low frequency electromagnetic waves in degenerate Fermi-Dirac pair-ion plasma
利用量子磁流体力学模型研究了量子电子-正电子-离子磁等离子体中低频、长波长的电磁波，即剪切阿尔芬波。在这个模型中，我们考虑了电子和正电子被磁化和简并，而离子被磁化和经典。我们还考虑了完全出现在电子和正电子动力学方程中的交换关联项的影响。整个处理过程采用多流体模型。我们的目的是研究剪切阿尔文波在上述等离子体系统中的传播。为此，我们导出了剪切Alfvén波的修正色散关系。结果与地球实验室天体物理学有关。
2017-09-23 physics.plasm-ph
Chaos in the dynamics of electromagnetic solitons in relativistic degenerate plasmas
Visva-Bharati University（维斯瓦-婆罗蒂大学）
研究电磁孤子在相对论退化等离子体中的非线性相互作用，揭示退化参数对调制不稳定性的影响，并发现其可能引发时空混沌。
2026-02-27 nlin.CD physics.plasm-ph
Ion-acoustic solitons in a relativistic Fermi plasma at finite temperature
本研究在有限温度相对论费米等离子体中，针对$k_BT\sim mc^2$的中间区域，分析了离子声孤子的存在性，发现$β<1$时正负势孤子共存，$β>1$时仅压缩孤子存在，且稀疏孤子能量可增而压缩孤子能量稳态。
2024-10-01 physics.plasm-ph
Nonlinear longitudinal current in degenerate plasma, arising under the influence of the transversal electromagnetic field
本文采用弛豫型BGK（Bhatnagar，Gross和Krook）碰撞积分的简并碰撞等离子体动力学Vlasov-Boltzmann方程。考虑了动力学方程、洛仑兹力和碰撞积分的电场强度大小的平方律展开。它示出，非线性导致产生的纵向电流沿波矢量。纵向电流垂直于在线性分析处接收到的已知横向经典电流。波数的小值的情况下被认为是。当碰撞频率趋于零时，碰撞通过等离子体的结果与无碰撞等离子体的结果一致。对电流密度的实部和虚部进行了图解研究。
2015-04-22 physics.plasm-ph
Relativistic quasi-solitons and embedded solitons with circular polarization in cold plasmas
在一维相对论麦克斯韦流体模型的框架下，讨论了含不动离子的冷等离子体中局域电磁结构的存在性。新的部分本地化的解决方案被发现与有限差分算法，旨在定位数值精确解的麦克斯韦流体系统。这些解被称为准孤子，它是由一个局域的电磁波陷在一个空间扩展的电子等离子体波中构成的。它们被组织在以矢量势的节点数$p$为特征的族中，并且存在于$ω-V$平面中的连续参数范围中，其中$V$是传播速度，$ω$是矢量势角频率。参数研究表明，常见的完全局域相对论孤子是部分局域准孤子族中的特殊成员。因此，孤子解分支$p>1$参数嵌入准孤子的连续。另一方面，几何论证和数值模拟表明，$p=0$孤子只存在于小振幅或零速度的极限。Maxwell流体模型的直接数值模拟表明，$p>0$准孤子（和嵌入孤子）是不稳定的，会导致尾流激发，而$p=0$准孤子是稳定的.这有助于解释在激光-等离子体相互作用的数值模拟中普遍观察到的类似于$p=0$孤子的结构。
2016-06-09 physics.plasm-ph
Dynamics of relativistic solitons
相对论孤子是一种自陷的、有限大小的、相对论强度的电磁波，它在传播时没有衍射扩展。它们已经在相对论流体近似下被理论预测，并且已经在激光脉冲与等离子体相互作用的多维粒子模拟中被观察到。利用质子成像技术在激光辐照等离子体中观察到了孤子。本文综述了电子-离子等离子体中相对论孤子的许多理论结果。
2004-11-02 physics.plasm-ph
Nonlinear Coupling of Electromagnetic and Spin-Electron-Acoustic Waves in Spin-polarized Degenerate Relativistic Astrophysical Plasma
研究有限振幅电磁波在部分自旋极化简并等离子体中传播引发的不稳定性，发现其源于电磁波与纵向自旋电子声波的相互作用，且不稳定性随自旋极化增强而增加。
2022-02-23 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Self-Guiding of Electromagnetic Beams in Degenerate Relativistic Electron-Positron Plasma
本文应用流体-麦克斯韦模型研究了电磁光束在完全简并的相对论性正负电子等离子体中自陷传输的可能性，结果表明，这种光束的动力学行为可以用具有特定饱和非线性类型的广义非线性薛定谔方程来描述。证明了径向对称局域孤立子结构的存在性。结果表明，对于任意的简并度，都存在稳定的孤立子结构。
2016-10-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Formation of Solitary Structures and Double Layer in Weakly Degenerate Electron-Ion Quantum Plasma in Ionosphere
本文考虑由弱简并电子和重离子组成的电离层等离子体。我们拥抱我们的流体力学模型，包括量子衍射项。利用Sagdeev的赝势方法，我们得到了双电层和孤子结构。我们研究了孤立子结构和双电层的各种参数依赖性。所得结果可能对许多高能天体物理现象的研究有帮助。
2021-03-04 physics.plasm-ph
Coupled circularly polarized electromagnetic soliton states in magnetized plasmas
本文基于流体-麦克斯韦模型，通过多尺度微扰技术推导出耦合非线性薛定谔型方程，揭示了磁化等离子体中存在三种圆偏振电磁矢量孤子对态，并发现磁场强度作为序参量决定孤子类型与频带宽度。
2024-03-22 nlin.PS physics.plasm-ph
Electromagnetic vortex beam dynamics in degenerate electron-positron astrophysical plasmas
对于简并天体物理正负电子等离子体，我们考虑了带有角动量的电磁束的动力学。结果表明，对于任意简并度，当光束功率超过某一临界值时，光束分裂成许多细丝，最终形成稳定的空间孤子，使结构中心保持零场。
2021-10-31 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Transverse instability of electron-acoustic solitons in a relativistic degenerate astrophysical magnetoplasma
本文研究了相对论简并磁等离子体中电子声孤子的演化与横向不稳定性，推导出 ZK 和 mZK 方程，分析了相对论参数和简并参数对增长率的影响，并讨论了其在白矮星等天体环境中的应用。
2024-11-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonlinear Coupling of Electromagnetic and Electron Acoustic Waves in Multi-Species Degenerate Astrophysical Plasma
本文研究了由两种不同温度的电子组成的多组分简并天体物理等离子体中的非线性波-耦合：一种高度简并的主组分加上一种较小的沉浸在静态中和离子背景中的经典相对论流。它表明，高频电磁波（HF EM），通过其强大的非线性相互作用的电子-声波（由一个多电子组件（简并）等离子体围绕一个紧凑的天体物理对象）可以散射到较低的频率，使辐射观察到远处将频谱向下移动。在一定的条件下，电磁波可以稳定在定常的孤子态。预计这种结构的影响可能作为在远离吸积致密物体处观察到的辐射中调制微脉冲形式的可探测特征而持续存在。这两种效应都将提高我们解释致密天体辐射的能力。
2019-12-31 astro-ph.SR physics.plasm-ph
