Ponderomotive force due to the intrinsic spin for electrostatic waves in a magnetized plasma
本文利用包含自旋-轨道修正的量子动理学模型，推导了磁化等离子体中平行磁场传播静电波的有质动力解析表达式，发现 Langmuir 波和自旋共振波模中有质动力的自旋与经典贡献的主导地位随参数区间反转。
2023-02-10 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
Electrostatic shock structures in a magnetized plasma having non-thermal particles
本文从理论上研究了尘埃-离子-声冲击波在多组分磁化对离子等离子体中的非线性传播，该等离子体中含有惰性的暖正离子和负离子，无惰性的非热电子和正电子，以及静态的带负电荷的大颗粒尘埃颗粒。用约化摄动法导出了Burgers方程。等离子体模型支持在静态带负电荷的大规模尘埃颗粒的存在下的正激波和负激波结构。结果表明，正、负激波轮廓的陡度均随离子运动粘度的增加而减小，但对高度无影响;电子温度的增加使激波轮廓的振幅增大。正激波的高度随入射角的增大而增大，正激波的高度随正电子数密度的增大而增大。本文还简要讨论了本研究结果的应用。
2021-07-17 physics.plasm-ph
The effect of viscosity and resistivity on Rayleigh-Taylor instability induced mixing in magnetized high energy density plasmas
这项工作数值研究的瑞利-泰勒不稳定性在磁化高能量密度（HED）等离子体的粘度和电阻率的作用，为高阿特伍德数和高等离子体β制度调查等离子体β和磁性普朗特数。数值模拟使用粘阻磁流体动力学（MHD）方程。这里提出的结果表明，在系统中的自洽粘度和电阻率的列入急剧变化的瑞利-泰勒不稳定性（RTI）的增长，以及修改其内部结构在较小的尺度。这里可以看出，粘度对RTI具有稳定作用。此外，粘度抑制了小尺度结构的发展，也改变了RTI尖峰尖端的形态。另一方面，电阻率降低了支持小尺度结构发展的磁场稳定性。RTI尖峰的形态被认为是不受系统中电阻率的存在的影响。这项工作的一个额外的新颖性是在不同的粘度和电阻率分布，可能存在于HED等离子体和RTI的增长，形态，以及由此产生的湍流光谱的影响。此外，这项工作表明，磁场的动力学是独立的粘度和同样的电阻率不影响拟能和动能的耗散。此外，幂律标度拟能，动能，磁场能量提供了在注入范围和惯性子范围，这可能是有用的理解RTI诱导的湍流混合在HED实验室和天体物理等离子体，并可以帮助解释RTI诱导的湍流光谱的观测。
2021-12-21 physics.plasm-ph
Generalized matching criterion for electrostatic ion solitary propagations in quasineutral magnetized plasmas
基于磁流体力学（MHD）模型，采用标准赝势方法，给出了二分量和三分量准中性磁等离子体中孤立波斜传播的任意振幅精确通解.结果表明，在二流体和三流体磁等离子体中存在这种斜非线性传播的必要匹配判据具有全局特征。这些功能检查的情况下，电子-离子和电子-正电子-离子磁等离子体与不同的状态方程。研究还表明，对于等离子体频率大于回旋频率（$B_0<0.137\sqrt{n_0}$）的电子-离子磁等离子体，存在一个$β_{cr}=\arccos{\left[B_0 /(0.137 \sqrt{n_0})\right]}$的临界角，在这个临界角下，孤立激发的传播是不可能的。本文还讨论了旋转磁等离子体中科里奥利效应对孤子匹配条件的影响。目前的研究对天体物理学和实验室磁等离子体中的非线性波动力学具有重要意义。
2011-02-13 physics.plasm-ph
An implicit, conservative and asymptotic-preserving electrostatic particle-in-cell algorithm for arbitrarily magnetized plasmas in uniform magnetic fields
本文提出一种适用于均匀磁场中任意磁化等离子体的隐式、守恒且渐近保持的静电PIC算法，通过新的粒子推进方案实现远超回旋周期的大时间步长，在保持能量和电荷精确守恒的同时获得数量级计算加速。
2023-03-27 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Transition from weak to strong turbulence in magnetized plasmas
在描述离子温度梯度不稳定性激发的磁化等离子体中静电湍流的简化（$4$ D）动力学系统的框架内，研究了湍流热通量相对于静电势的标度。数值模拟由通用重整化湍流模型如静电湍流的$2$ D流体模型[Y.~ Z.~ Zhang和S.~ M.~ Mahajan，Phys.~流体B 5（7），第~页2000（1993）]。一个基本的，也许是普遍的结果，这种理论模拟组合是存在两个不同的渐近状态（可分为弱湍流（WT）和强湍流（ST）状态）的证明，其中湍流扩散率$Q$标度与静电能$\|ϕ\|^2$测量的湍流强度完全不同。在WT $Q \propto \|ϕ\|^2$的情况下，而在ST $Q$具有较弱的静电能的依赖性和规模为$\|ϕ\|$。
2018-11-20 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Current-Driven Dust Ion-Cyclotron Waves in Presence of a Transverse DC Electric Fields in Magnetized Plasma with Charge Fluctuations
研究了在横向直流电场存在下，碰撞磁化尘埃等离子体中电流驱动的静电离子回旋（EIC）不稳定性。利用弗拉索夫方程自洽地导出了相应的充电方程。
2004-10-19 physics.plasm-ph
Nonlinear ion-acoustic solitons in a magnetized quantum plasma with arbitrary degeneracy of electrons
研究了非相对论磁化量子等离子体中的非线性离子声波。利用理想费米子在任意温度下的状态方程，考虑了量子统计。量子衍射是由一个修改的玻姆势符合有限温度量子动力学理论在长波长极限。得到了电子任意简并的磁化量子等离子体中斜传播静电波的色散关系。利用约化微扰方法，导出了描述磁化量子等离子体中二维离子声孤子斜传播的Zakharov-Kuznetsov方程。结果发现，在稀等离子体的情况下，只有静电势驼峰结构是可能的，而在致密的量子等离子体中，原则上驼峰和倾角孤子结构是可以获得的，这取决于电子等离子体密度和温度。通过与考虑电子惯性和磁化效应的量子流体力学模型的比较，验证了计算结果的正确性。合适的物理参数的观测确定。
2017-12-14 physics.plasm-ph
Nonlinear dynamical modelling of high frequency electrostatic drift waves using fluid theoretical approach in magnetized plasma
本文在磁化等离子体流体模型中推导高频静电漂移波的三阶非线性演化方程，通过二阶分解、相图分岔分析及行波求解，揭示其与线性振荡解和指数解的关系。
2023-06-07 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
Creation of Magnetic Fields by Electrostatic and Thermal Fluctuations
指出非磁化的非均匀等离子体可以支持低频电磁离子波作为磁化等离子体的阿尔芬波的简正模。但这是由于密度不均匀性引起的扰动电场的纵向分量和横向分量混合而产生的耦合模。离子声波在非均匀等离子体中不保持静电。另一方面，纯电子等离子体中也可以存在低频静电波。但在非磁化情况下，电子和电子-离子等离子体中的磁场涨落都与静电扰动耦合。这些低频静电和电磁模式的主要不稳定性条件是相同的${2/3}κ_n < κ_T$（其中$κ_n$和$κ_T$分别是密度和电子温度标度长度的倒数）。
2011-02-17 physics.plasm-ph
Ion-electron instabilities in the precursor of weakly magnetized, transrelativistic shocks
本文研究弱磁化跨相对论无碰撞激波前驱区中的离子-电子不稳定性，揭示静电预加热可突破冷重子负载限制并促进大尺度成丝模式增长。
2024-07-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle-In-Cell simulations of the filamentation process in magnetized radio-frequency plasmas
本文通过二维粒子模拟研究磁化射频等离子体中丝状结构的形成与演化，揭示其经历双阶段动力学过程，并阐明磁力与电力分别驱动电子和离子聚集以塑造丝状结构的机制。
2025-03-31 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
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
Damped dust-ion-acoustic solitons in collisional magnetized nonthermal plasmas
研究了一个多粒子磁化碰撞非热等离子体系统中的耗散尘埃-离子-声（DIA）孤子模\textbf{theoretically and parametrically}的特性。该系统中包含惯性离子、服从非热$κ-$分布的非惯性电子和不动尘埃粒子。静电孤波模与低频耗散尘埃离子声孤波（DIASW）有关。考虑了离子与中性粒子的碰撞效应，研究了离子与中性粒子碰撞效应对耗散型DIASW动力学的影响。空间和实验室中的等离子体介质大多远离热平衡，粒子分布更符合$κ-$非热分布，而非热麦克斯韦分布。采用约化摄动方法导出阻尼KdV（dKdV）方程，并利用切双曲方法导出dKdV方程的孤波解，分析其基本特征（振幅、宽度、速度、时间演化等）.分散的潜水员的传播性质，也耗散DIASW的基本特征被认为是影响显着由于等离子体配置参数的变化，也由于在所考虑的等离子体系统中的超热指数$κ$的变化。这项研究的结果的含义可能是有用的，更好地了解静电本地化的扰动，在离子长度和时间尺度，在空间和实验尘埃等离子体，其中存在的过量高能电子和离子中性碰撞阻尼是负责。
2021-07-23 physics.plasm-ph
Screened Coulomb potential in a flowing magnetized plasma
使用线性响应理论计算了具有磁化离子的复杂等离子体中移动尘埃颗粒的静电势，从而扩展了我们以前对非磁化等离子体的工作[P.Ludwig et al.，14，053016（2012）]。除了磁场，我们的方法占一个有限的离子温度以及离子中性碰撞。我们最近推出的代码\texttt{Kielstream}是用于有效的计算的尘埃潜力。增加离子的磁化强度，我们发现势的形状主要取决于马赫数$M$。在亚音速离子流（$M<1$）的制度，强磁化引起的电位分布是从非磁化的限制定性不同，而对于$M>1$的磁场有效地抑制等离子体尾场。
2014-07-07 physics.plasm-ph
Harris Dispersion Relation and Bernstein Modes in Dense Magnetized Quantum Plasmas
本文基于量子动理论将Bernstein模式从经典扩展至量子等离子体，推导了量子版Harris色散关系，并通过数值求解伪微分算子及引入磁化平衡Wigner函数，揭示了量子效应对波行为的显著影响。
2024-11-18 physics.plasm-ph
Magnetized ion-acoustic shock waves in degenerate quantum plasma
对磁化简并量子等离子体系统中的离子声激波进行了理论研究，该系统中含有无惯性的超相对论简并电子和惯性的非相对论正电荷重离子和轻离子.用约化摄动法导出了Burgers方程。可以看出，在考虑非相对论性正电荷重离子和轻离子时，等离子体模型只支持正静电冲击结构。研究还发现，非相对论性重离子和轻离子的电荷态和数密度增强了IASHW的幅值，而离子运动粘滞系数（$η$）降低了IASHW的陡度.我们的研究结果将有助于理解白矮星和中子星中IASHW的非线性传播。
2021-03-29 physics.plasm-ph
Modelling the Lagrangian of magnetized plasmas with low-frequency magnetic perturbations by a gyrokinetic Ampere-Poisson model
按照Ref. (1)本文引入了粒子坐标系上的基本拉格朗日1-形式，它决定了低频磁扰动下磁化等离子体中所有离子和电子的动力学行为。一个安培-弗拉索夫模型被用来模拟这种基本的拉格朗日1-形式的基础上的一种粗粒度的计划。利用Cary-Littlejohn单参数Lie变换方法，通过对质点坐标系下的基本拉格朗日1-形式进行变换，得到了陀螺心坐标系下新的基本拉格朗日1-形式。这个新的1-形式决定了所有离子和电子在陀螺中心坐标上的动力学。提出了一种完全定义在陀螺中心坐标系上的新的Ampere-Vlasov模型来模拟新的拉格朗日1-形式。通过将静电微扰引入拉格朗日1-形式，我们最终得到了一个定义在陀螺中心坐标上的Ampere-Poisson-Vlasov模型。
2017-04-30 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
Wake field generation and nonlinear evolution in a magnetized electron-positron-ion plasma
研究了强磁化电子-正电子-离子等离子体中圆极化电磁波的非线性传播。推导了高频CPEM波与低频静电尾流场相互作用的耦合方程。据发现，产生的尾场依赖于离子物种的存在。尾流场的产生又导致电磁脉冲的减速和频率下转换。
2008-05-12 astro-ph 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
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
A necessary condition for perpendicular electric field control in magnetized plasmas
Poulos [Phys. Plasmas（2019），$\mathbf{26}$，022104]提出的静电模型用于描述磁化等离子体柱上和沿磁化等离子体柱的电势分布，用于阐明控制垂直电场的能力。面对端电极之间的有效电连接被示出为条件的等离子体柱纵横比和电导率比$σ_\perp/σ_{\parallel}$的平方根的无量纲参数$τ$函数的小。对所选的一组过去的端电极偏置实验的分析证实，在已经成功地证明了垂直电场剪裁的实验中，该参数很小。另一方面，在未能证明控制的实验中，该参数为$\mathcal{O}(1)$，表明离子-中性碰撞频率过大。更好地理解的各种贡献$σ_\perp$需要获得进一步的见解端偏置实验结果。
2019-11-18 physics.plasm-ph
Particle-In-Cell observations of Brillouin scattering for laser interacting with magnetized overdense plasma
利用一维粒子模拟软件OSIRIS-4.0研究了激光电磁脉冲与过密磁化等离子体靶的相互作用。外部磁场被选择为沿着激光传播方向定向。这种几何形状支持右（R）和左（L）圆极化电磁波在等离子体中的传播。当激光脉冲的频率落在L波和/或R波的色散曲线的通带内时，允许激光脉冲在等离子体内部传播。选择所施加的外部磁场的强度作为参数，以确保激光频率位于适当的通带内。结果表明，对于入射激光的所有可能的偏振态，都发生了包括散射电磁波和静电模的参量过程。参量过程被认为是由于布里渊后向散射过程。
2022-03-23 physics.plasm-ph
Fundamental form of the electrostatic $δf$-PIC algorithm and discovery of a converged numerical instability
$δf$粒子网格算法是研究等离子体物理，特别是在陀螺动力学背景下的湍流磁化等离子体的有用工具。由于不必解析全分布函数而导致的噪声降低表明了优于标准（“全$f$“）单元中颗粒的效率优势。尽管取得了成功，但该算法在某些情况下表现得很奇怪。在这项工作中，我们记录了一个完全解决的数值不稳定性，发生在最简单的多物种的测试情况下：静电$Ω_H$模式。还有一个不太清楚的数值不稳定性，当一个人在粒子数上分辨率不足时，可能需要大量的粒子来稳定。这两个都是独立的时间步进计划，我们的结论是，他们存在，如果时间推进是准确的。精确的解析形式的算法，并提出了几个计划，以减轻这些不稳定性。
2016-04-18 physics.plasm-ph
Measurement of ion acceleration and diffusion in a laser-driven magnetized plasma
University of Oxford（牛津大学）
本研究通过激光驱动磁化等离子体实验，测量了离子加速与扩散过程，探讨了波粒相互作用及下混漂移不稳定性在其中的作用机制。
2026-02-28 physics.plasm-ph
Localized absorption of laser energy in X-mode configuration of magnetized plasma
在一些天体物理和实验室等离子体中，已经观察到离子通过低杂波加热。我们已经进行了粒子在细胞模拟，以证明通过操纵等离子体密度分布在目标中的选定的局部点的入射激光脉冲的吸收。我们发现，当入射激光的频率低于下混合共振频率时，一部分入射激光在等离子体靶内传播。此后，当它经历负密度梯度时，它接近其群速度接近零的共振点。这是电磁能显著地转化为静电能并最终转化为离子的动能的地方。因此，通过调整等离子体密度分布，可以在等离子体内部的指定位置处吸收入射电磁波能量。这在期望局部区域处的等离子体的能量沉积/加热的各种应用中可能具有重要性。
2022-06-11 physics.plasm-ph
Two-dimensional simulations of nonlinear beam-plasma interaction in isotropic and magnetized plasmas
采用二维粒子模拟方法研究了低密度电子束与均匀等离子体的非线性相互作用。我们专注于形成相干相空间结构的情况下，当一个宽的二维波谱被驱动不稳定，我们还研究了这些结构的非线性演化是如何受到外部磁场。在各向同性等离子体的情况下，由于双流和倾斜不稳定性的综合影响的非线性建立的压缩模式被发现存在和二次不稳定性的增长机制破坏BGK-型非线性波被确定。在弱磁场中，束-等离子体相互作用非线性阶段，束激发等离子体波的能量主要流向平行于磁场传播的短波长上混杂波，而在强磁场中，谱能量则转移到斜向传播的静电哨声上。
2012-02-27 physics.plasm-ph
A conservative scheme for electromagnetic simulation of magnetized plasmas with kinetic electrons
本文提出并验证了一种用于自旋粒子模拟磁化等离子体中电磁波和不稳定性的守恒格式。由漂移动力学方程导出的电子连续性方程，通过由平行矢势计算的扰动机械流，将电子密度扰动时间推进，由扰动分布函数计算的扰动正则流，求解平行矢势。在回旋粒子模拟中，利用这种新格式恢复了无剪切平板中的剪切Alfvén波频散关系和剪切柱体中的连续阻尼。新方案克服了传统微扰模拟方法对垂直网格尺寸的严格要求，即对于长波长Alfvén波，垂直网格尺寸必须与电子无碰撞趋肤深度一样小.新方案还避免了传统方法中由扰动密度计算的静电势与由扰动正则流计算的矢量势不一致而产生非物理意义上的大平行电场的问题。最后，与流体模拟相比，剪切柱体中Alfvén波的回旋粒子模拟具有更好的数值特性，流体模拟遭受与奇异模式结构相关的数值困难。
2017-12-03 physics.plasm-ph
FDTD Simulation of O-X Mode Conversion Process in Non-uniform Magnetized Plasma
National Institute for Fusion Science（国立研究开发法人核聚变科学研究所）；Nagoya University（名古屋大学）；Muroran Institute of Technology（室兰工业大学）；Chubu University（中部大学）
研究通过FDTD方法分析非均匀磁化等离子体中O-X模式转换，探讨入射角对模式转换特性的影响，发现最佳入射角可实现波的高效传播与EBW激发。
2026-03-31 physics.plasm-ph
The nonmodal kinetic theory of the macroscale convective flows of magnetized plasma, generated by the inhomogeneous microturbulenc
本文提出磁化等离子体中由非均匀微观湍流产生的大尺度压缩剪切对流流动的非模态动力学理论，基于两尺度方法求解Vlasov-Poisson方程组，涵盖流动形成、反作用及等离子体响应。
2025-09-10 physics.plasm-ph
Invariant imbedding theory of mode conversion in inhomogeneous plasmas. II. Mode conversion in cold, magnetized plasmas with perpendicular inhomogeneity
本文将非均匀介质中耦合波传播的不变量嵌入理论的一个新版本应用于冷、磁化和分层等离子体中高频电磁波到静电模的模式转换。考虑了外加磁场垂直于非均匀性方向且电子密度分布为线性的情况。得到了非均匀等离子体中模式转换系数、反射率以及波电场和波磁场分布的精确结果。详细研究了模式转换现象与外加磁场大小、入射角和波频率的关系。
2006-02-23 cond-mat.other physics.plasm-ph
Nondiffusive suprathermal ion transport in simple magnetized toroidal plasmas
本文研究了在理想交换不稳定性驱动的静电湍流存在下，简单磁化环形等离子体中的超热离子动力学。从流体模拟的湍流场中使用的非相对论方程的离子运动计算超热示踪离子轨迹。超热离子分散开始于一个短暂的弹道阶段，在此期间粒子不与等离子体相互作用，随后是湍流相互作用阶段。在这个简单的系统中，我们观察到整个光谱的超热离子动力学，从亚扩散到超扩散，取决于束能量和湍流振幅。我们估计的弹道阶段的持续时间，并确定在相互作用阶段的基本机制，确定超热离子分散的光束能量和湍流波动幅度的字符。
2011-12-08 nlin.CD physics.plasm-ph
A Generalized Hasegawa-Mima Equation in Curved Magnetic Fields
通过分析弯曲几何形状对离子流体极化漂移速度的影响，导出了描述一般（非均匀和弯曲）磁场中静电等离子体湍流的模型方程。导出的非线性方程推广了均匀直磁场中漂移波湍流的Hasegawa-Mima方程，可以作为描述H模等离子体核心等湍流系统的玩具模型.该方程最适合于ExB漂移速度发散较小或ExB漂移速度空间变化较小的构型。我们确定了系统的守恒能量，得到了广义拟能守恒的磁场拓扑条件。通过数值例子，我们进一步展示了磁场的曲率如何重塑自组织稳定湍流状态。
2022-03-04 physics.plasm-ph
Massive, Long-Lived Electrostatic Potentials in a Rotating Mirror Plasma
本文提出在旋转镜等离子体中通过同时抑制漂移流剪切和平行电流，实现内部大电压降而边界小电压降，从而突破材料耐受极限，为磁化等离子体承受更大稳态电压降开辟可能。
2024-05-27 physics.plasm-ph
Field-Induced Degeneracy Regimes in Quantum Plasmas
结果表明，在电子轨道被量子化的简并磁化费米-狄拉克等离子体中，存在着不同的量子流体力学极限，其中非线性密度波表现出不同的行为。简并电子间的库仑相互作用对静电非线性波动力学的影响在基态朗道量子化或所谓的量子极限（$l=0$）下比在经典极限（$l=\infty$）下更为显著。在经典极限等离子体中，有效电子量子势与数密度和简并压力不同，与外加磁场无关，而在量子极限等离子体中，有效电子量子势强烈依赖于磁场强度.目前的研究结果在任意高磁化天体物理和实验室致密等离子体中的波动动力学研究中同样重要。
2012-08-25 physics.plasm-ph
Freely decaying turbulence in two-dimensional electrostatic gyrokinetics
在磁化等离子体中，在相空间中以小于热拉莫尔半径（“亚拉莫尔尺度”）的尺度发生湍流级联[Phys. Rev. Lett. 103，015003（2009）]。当湍流被限制在垂直于背景磁场的两个空间维度时，由于存在两个无碰撞不变量，两个独立的级联可能同时发生。本文采用唯象理论和直接数值模拟的方法研究了二维静电陀螺动力学的自由衰减湍流。一个双级联（正向和反向级联）观察到在速度空间，以及在位置空间，我们诊断的非线性传递函数的碰撞不变量。我们发现，湍流往往是一个时间渐近状态，占主导地位的一个单一的规模增长的时间。这种渐近状态的理论是以衰减定律的形式导出的。我们研究的每一种情况都属于三个区域之一（弱碰撞，边缘和强碰撞），由一个无量纲数D*，一个类似于雷诺数的量决定。边缘状态由在时间上保持的临界数D* = D 0来标记。初始化高于该值的湍流随时间变得越来越惯性，朝着越来越大的D* 发展;初始化低于D 0的湍流变得越来越碰撞，逐渐衰减到越来越小的D*。
2012-12-12 physics.plasm-ph
Collisionless Larmor Coupling and Blob Formation in a Laser-Plasma Expanding into a Magnetized Ambient Plasma
University of California–Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（应用光学实验室，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，ENSTA，巴黎理工学院）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究通过激光驱动超阿尔芬等离子体流在磁化环境中扩展，揭示无碰撞朗之万耦合导致等离子体团块形成的过程及离子加速机制。
2026-02-03 physics.plasm-ph
Mildly relativistic magnetized shocks in electron-ion plasmas I. Electromagnetic shock structure
磁化电子离子等离子体中的温和相对论冲击的研究与二维动力学粒子在细胞模拟前所未有的高分辨率和大规模的条件下，可能会发现在blazar核心的内部冲击。离子尺度效应引起激波表面的波纹，其性质在一定程度上取决于平均垂直磁场的结构，即在模拟平面内或在模拟平面外。我们发现，同步脉泽不稳定性持续操作在温和的相对论冲击与理论预测一致，并产生相干发射的上游传播的电磁波。激波阵面波纹在两种平均场结构中都被激发，并产生有效的波放大。这些波与上游等离子体的相互作用产生静电尾场。
2020-12-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Proton-Acoustic Wave Effects on the Relaxation of Proton Transverse Heating in Magnetized Plasmas
本工作通过准线性方程研究磁化等离子体中阿尔芬-回旋波与离子声波的耦合，发现离子声波通过朗道共振调节质子横向加热，从而调控回旋不稳定性，解释了低β环境中的弛豫现象。
2025-09-09 physics.plasm-ph
An implicit, conservative electrostatic particle-in-cell algorithm for paraxial magnetic nozzles
针对近轴磁喷管等离子体膨胀，提出一种精确守恒的隐式静电PIC算法，通过映射网格、降维速度空间、跨单元子步进及新型边界条件实现线性复杂度与显著加速。
2023-05-11 physics.plasm-ph
Relativistic Alfvén turbulence at kinetic scales
本文通过唯象建模与粒子模拟研究强磁化相对论性等离子体中动理学尺度的阿尔芬湍流，提出其能谱接近 $k^{-3}$ 并类比二维涡量级联的 Kraichnan 谱，同时发现粒子沿背景磁场被强烈加速形成具有普适对数正态统计的一维动量分布。
2024-04-02 physics.plasm-ph
Axion-plasmon polaritons in strongly magnetized plasmas
轴子是与破坏电荷宇称对称性有关的假设粒子，是最有可能成为暗物质的候选者。目前在不同的物理系统中进行了多次尝试来证明它们的存在。在这里，我们预计的轴子耦合到静电（朗缪尔）模式的强磁化等离子体的可能性，通过显示一个新的准粒子可以定义，轴子等离子体极化激元。轴子的激发可以从朗缪尔波的色散关系的显著修改中推断出来，我们估计在最先进的基于等离子体的实验中可以访问这一特征。我们进一步表明，在极端的密度和磁场条件下（例如，在致密的中子星的内部），轴子-等离子体极化激元变得动态不稳定，类似于发生在自引力流体中的Jeans不稳定性的情况。后一个结果预示了宇宙中类轴子粒子产生的合理机制。
2018-01-18 hep-ph 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
Localized whistlers in magnetized spin quantum plasmas
研究了在具有内禀自旋的均匀量子等离子体中电磁电子回旋波（哨声）沿外磁场的非线性传播，以及静电小振幅离子声密度扰动对哨声的调制.考虑了与玻姆势相关的量子力的影响以及经典和自旋诱导有质动力（分别为CPF和SPF）的综合影响。后者以自洽的方式修改局部等离子体密度。波传播的耦合模式被证明是由一组修改的非线性薛定谔-Boussinesq方程，承认在固定的本地化信封的形式的精确解。数值模拟揭示了强磁化高密度等离子体中局域哨声自洽产生的大尺度密度涨落的存在。得到了调制不稳定性的条件和调制不稳定性增长率的值。我们的结果的可能应用，例如，讨论了强磁化密度等离子体和下一代激光-固体密度等离子体相互作用实验中的问题。
2010-10-23 physics.plasm-ph quant-ph
PDRK: A General Kinetic Dispersion Relation Solver for Magnetized Plasma
发展了一种通用、快速、有效的数值计算动力学等离子体色散关系的方法。等离子体色散函数采用$J$ -极展开近似。随后，色散关系转化为一个标准的矩阵特征值问题的等效线性系统。结果对于$J=8$是准确的，除了一些有趣的重阻尼模态的解。与传统的方法，如牛顿迭代法相比，这种方法可以给出系统中的所有解或初始猜测周围的一些解。它也没有收敛问题。该方法从静电一维和三维色散关系，电磁动力学磁化等离子体色散关系的双麦克斯韦分布与平行速度漂移。
2014-10-10 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.plasm-ph
Burst statistics of fluctuations in a simple magnetized torus configuration
在由纯环形磁场约束的环形等离子体中，等离子体输运由环形截面的低场侧上的凹槽交换不稳定性驱动的静电湍流支配。在本文中，我们重新获得的实验数据在特罗姆瑟大学的Blaamann环面。在短于极向旋转时间的时间尺度上，在静止的朗缪尔探针上测量的电势和电子密度波动的时间序列基本上反映了湍流场的空间极向结构（泰勒假设）。在这些时间尺度上的信号揭示了一个间歇性的字符暴露通过分析的概率密度函数和计算的多重分形维数谱在不同的制度的时间尺度。这种不稳定性与信号中明显尖峰的形状和分布有关。在比旋转周期长得多的时间尺度上，等离子体势存在强烈的全局波动，这被证明是低维混沌动力学的结果。
2009-04-19 physics.data-an physics.plasm-ph
Modulational electrostatic wave-wave interactions in plasma fluids modeled by asymmetric coupled nonlinear Schrödinger (CNLS) equations
本文研究非磁化等离子体中两共传播静电波包的相互作用，通过多尺度微扰法推导出非对称耦合非线性薛定谔方程，详细分析表明波-波耦合能显著扩大调制不稳定性的范围并提高其增长率。
2024-03-25 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
Dual cascade and its possible variations in magnetized kinetic plasma turbulence
通过配分函数和泛函积分的格林函数，得到了具有连续速度场的静电陀螺运动的绝对平衡。新的结果证明并解释了量子化/离散化或采取速度的连续极限的处方。我们早期工作的附录D中的错误[J。Z. Zhu和G. W. Hammett，Phys. Plasmas { \bf 17}，122307（2010）]进行解释和校正。当速度离散的格子间距足够大时，在负温度状态下，所有不变量都集中在最低傅立叶模处，这可能预示着二维磁化等离子体湍流中双级联图像的可能变化。
2012-06-09 math-ph math.MP nlin.CD
Density operator approach to turbulent flows in plasma and atmospheric fluids
我们制定了一个统计波力学方法来描述耗散和不稳定性的二维湍流的磁化等离子体和大气流体，如漂移和Rossby波。这是由于希尔伯特空间的存在，与等离子体的电势或大气流体的流函数有关。因此，我们认为这种湍流宏观波动力学现象，驱动的非厄米哈密顿算子，我们推导出，其反厄米分量归因于环境的影响。引入一个波力学密度算子的统计合奏波，我们制定主方程和定义观测：如拟能和能量的波和纬向流的统计平均值。我们确定，我们的开放系统通常可以遵循两种类型的时间演化，这取决于环境是否阻碍或协助系统的稳定性和完整性。我们还考虑了相空间制定的理论，包括几何光学极限和超越，并研究物理观测量的守恒定律。因此，它表明，该方法预测各种机制的能量和涡度拟能漂移波和纬向流之间的交换，这是迄今为止被忽视的波动动力学方程模型的基础上。
2020-12-01 cond-mat.stat-mech physics.ao-ph physics.plasm-ph
