Magnetothermodynamics: Measuring equations of state in a relaxed magnetohydrodynamic plasma
我们报告的第一个测量状态方程的完全放松磁流体动力学（MHD）实验室等离子体。在同轴磁化等离子体枪中形成磁化等离子体的粒子，称为泰勒态，并允许其弛豫和漂移到封闭的通量守恒体积中。密度，离子温度，和磁场测量作为时间的函数作为泰勒状态压缩和加热。理论预测的MHD和双绝热状态方程的实验测量进行了比较。我们发现MHD状态方程与我们的数据不一致。
2018-01-03 physics.plasm-ph
Nonlinear magnetoplasmons in strongly coupled Yukawa plasmas
基于广泛的分子动力学模拟，报道了强耦合二维磁化汤川等离子体中存在磁等离子体频率倍数的振荡。这些模式是伯恩斯坦模式的类似物，这些模式被强粒子间关联重整化。它们的性质在理论上解释了一个介电函数，结合了磁场，强相关性和有限温度的综合效果。
2010-03-13 physics.plasm-ph
Magnetothermodynamics: Measurements of the thermodynamic properties in a relaxed magnetohydrodynamic plasma
我们在实验室实验中探索了压缩磁化等离子体的热力学，我们称这些研究为“磁热力学”。实验是在斯沃斯莫尔Spheromak实验装置上进行的。在该装置中，磁化等离子体源位于一端，并且在另一端，安装封闭的导电罐。我们产生包裹的磁化等离子体和观察他们的压缩对端壁的导电圆柱。分别用HeNe激光干涉法、离子多普勒光谱法和线性$\dot{B}$探针阵列测量了压缩过程中等离子体的密度、温度和磁场等参数。为了确定在压缩过程中的离子加热的情况下，PV图构建使用测量的密度，温度，和代理的磁化等离子体的体积。不同的状态方程进行了分析，以评估压缩等离子体的绝热性质。采用三维电阻磁流体动力学程序（NIMROD）模拟了扭转泰勒态，并显示了对封闭导电罐端壁的停滞。模拟结果与我们在实验中观察到的一致。
2018-01-31 physics.plasm-ph
Laser-Driven, Ion-Scale Magnetospheres in Laboratory Plasmas. II. Particle-in-cell Simulations
离子尺度的磁层已经在彗星、弱磁化的小行星和月球上的局部区域被观测到，并为研究动力学尺度的等离子体物理提供了独特的环境，特别是在无碰撞的情况下。在这项工作中，我们提出了粒子在细胞模拟，复制最近的实验在加州大学洛杉矶分校的大型等离子体设备的结果。使用高重复率激光，离子尺度的磁层被创建，以驱动等离子体流进入嵌入在均匀背景磁场中的偶极磁场。模拟发展的理想化的2D配置的实验，研究高分辨率，体积数据集，并确定磁层结构，磁层顶的位置和动力学尺度结构的等离子体电流分布。我们显示的磁腔和磁压缩的磁层区域的形成，和两个主要的电流结构在磁障碍的昼侧：抗磁电流，支持的驱动器等离子体流，和电流相关的磁层顶，支持的背景和驱动器等离子体与一些时间依赖性。从多个参数扫描，我们显示了磁压缩的反射，由驱动器等离子体的长度为界，和较低的偶极磁矩的主要电流结构的较高的分离。
2022-01-07 physics.plasm-ph
Magnetothermodynamics: measuring the equations of state of a compressible magnetized plasma
磁热力学（MTD）是研究磁化等离子体的压缩和膨胀，着眼于确定磁惯性聚变实验的状态方程。我们提出了最近的结果从SSX实验压缩磁化等离子体的热力学。在这些实验中，我们产生扭曲的磁化，放松等离子体加速从一端的$1.5~m$长铜磁通守恒的磁通绳，并观察它们的压缩在一个封闭的导电边界安装在另一端。在压缩过程中测量等离子体参数。在压缩过程中的离子加热的情况下，通过使用测量的密度，温度和磁化等离子体的体积构建PV图来确定。理论预测的MHD和双绝热（CGL）状态方程的实验测量进行比较，以估计压缩等离子体的绝热性质。由于我们的磁化等离子体弛豫到磁流体力学所描述的平衡，人们可能会期望它们的热力学由相应的状态方程控制。然而，我们发现磁流体动力学状态方程是不支持我们的数据。我们的结果更符合平行CGL状态方程，表明这些弱碰撞等离子体的质子能量的大部分方向平行于磁场。
2018-11-16 physics.plasm-ph
Model expressions for refractive indices of electron waves in cold magnetoactive plasma
本文为冷磁化等离子体中全部四种电子波模提出了形式不依赖等离子体频率与回旋频率之比的简单折射率表达式，弥补了此前仅哨声波等特例有解析表达式的不足。
2025-01-06 physics.plasm-ph
Laser-Driven, Ion-Scale Magnetospheres in Laboratory Plasmas. I. Experimental Platform and First Results
磁层是嵌入等离子体流中的磁化体的普遍特征。虽然大型行星磁层已经被航天器研究了几十年，但离子尺度的“迷你”磁层可以提供一个独特的环境，在实验室中研究动力学尺度的无碰撞等离子体物理，以帮助验证更大系统的模型。在这项工作中，我们提出了一个独特的高重复率的平台上进行的离子尺度磁层的初步实验在加州大学洛杉矶分校的大型等离子体设备（LAPD）。实验利用高重复率激光驱动快速等离子体流进入嵌入在均匀磁化背景等离子体中的脉冲偶极子磁场。利用磁通量探测器测量了具有高空间和时间分辨率的磁场二维图，以研究磁层和电流密度结构在一系列偶极子和上游参数下的演化。结果进一步比较二维PIC模拟，以确定关键的观测签名的动力学尺度的结构和动力学的激光驱动等离子体。我们发现，不同的二维动力学尺度的磁层顶和反磁电流结构形成在较高的偶极矩，它们的位置是一致的预测的压力平衡和能量守恒。
2022-03-04 physics.plasm-ph
High-brilliance synchrotron radiation induced by the plasma magnetostatic mode
使用多维PIC模拟，我们表明，等离子体静磁模式的磁波荡器型场确实是由激光脉冲与相对论电离前沿的相互作用产生的，正如冷等离子体的线性理论所预测的那样。当具有这种静磁模式的前沿被相对论性电子束跟随时，电子束与该磁场的相互作用产生FEL型同步辐射，提供静磁模式的直接特征。使用这种模式，通过采用国家的最先进的激光系统，产生容易检测的超短波长辐射的可能性被证明，从而开辟了迄今为止看不见的静磁模式和使用这种等离子体自由电子激光机制，以提供一个高亮度的超短波长辐射源的实验观察的方式。
2010-09-09 physics.plasm-ph
An extended hybrid magnetohydrodynamics gyrokinetic model for numerical simulation of shear Alfvén waves in burning plasmas
采用广义鱼骨色散关系的理论框架，扩展的混合磁流体动力学陀螺动力学模拟模型已被推导出解析考虑热离子的可压缩性和抗磁效应，除了高能粒子的动力学行为。扩展模型已被用于实现扩展版本的混合磁流体动力学回旋动力学代码（XHMGC），以研究热离子动力学效应的高能粒子驱动的Alfvénic模式，如动力学β诱导的Alfvén本征模在托卡马克聚变等离子体。
2010-12-24 physics.plasm-ph
Laboratory model of magnetosphere created by strong plasma perturbation with frozen-in magnetic field
在实验室条件下研究了磁偶极子与携带南向磁场的等离子体流的瞬态相互作用。利用激光等离子体在相互作用前沿外加磁场横向膨胀成充满真空室的背景等离子体，产生横向冻结场流动。探针测量结果表明，在实现等离子体参数有效的碰撞Larmor耦合发生导致形成强压缩扰动传播的超阿尔芬速度在背景中，并产生在实验室帧横向电场的值与预期的感应之一。压缩脉冲在短时间内传播后产生的南向磁场与偶极子相互作用，产生了边界清晰的磁层。通过比较激光等离子体在真空场和磁化背景中产生的磁层，揭示了等离子体中磁层结构和电势行为的根本区别。在存在冻结向南场的情况下，观察到磁层内部深处外部电势的直接“亚太阳”穿透，其速度接近上游阿尔芬速度。
2017-11-08 physics.plasm-ph
Nonlinear Magnetosonic Waves in a Multi-Ion-Species Plasma
磁声波由于其在空间等离子体中的重要性而被深入研究，并且在聚变等离子体中也被用于粒子加速和加热实验。本文研究了垂直于外磁场的多离子等离子体中磁声波的传播。由于存在几种离子种类，该模式分为两个分支：高频和低频模式。这打开了一个新的渠道的非线性相互作用（这两种模式之间），定性地改变了图片中的湍流长波区域。使用精确的动力学方法，我们推导出一个一般的系统，描述非线性耦合的高，低频波的传播。该系统包括KdV，Boussinesq和Zakharov方程作为极限情况。得到了耦合方程组的孤立子解。
1997-11-03 physics.plasm-ph
MHD waves with mixed properties / Alfvén waves with pressure variations: a review
本文综述非均匀等离子体中MHD波的特性，指出均匀等离子体中阿尔文波与磁声波的明确分界在非均匀条件下消失，存在兼具两类波混合性质、伴随压强变化的阿尔文波。
2025-11-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph
"Magneto-elastic" waves in an anisotropic magnetised plasma
本文研究各向异性磁化双流体等离子体中考虑非回旋各向同性扰动离子压强张量时的线性波，识别出低频磁声与高频离子伯恩斯坦分支，并通过一致展开恢复了磁声色散关系的有限拉莫尔半径修正。
2016-12-28 physics.plasm-ph
Possible Energy Gain for a Plasma Liner-Driven Magneto-Inertial Fusion Concept
磁惯性聚变（MIF）概念的一维参数研究表明，显着的增益可能是可以实现的。这个概念使用了一个动态形成的等离子体壳，具有向内的动量来驱动磁化燃料点火，这反过来又部分燃烧了中间层的非磁化燃料。这个概念被称为等离子射流MIF或PJMIF。自适应网格细化（AMR）欧拉代码（Crestone）的结果进行了比较的拉格朗日代码（LASNEX）。这是首次发表的结果使用Crestone和LASNEX代码的PJMIF概念。
2014-05-13 physics.plasm-ph
A hydrodynamic model of Alfvenic waves and fast magneto-sound in the relativistically hot plasmas at propagation parallel to the magnetic field
研究了相对论热等离子体中的阿尔文波和快磁声。本研究基于一个新的等离子体流体力学模型，该模型包含四个物质场方程：浓度场和速度场\emph{and}、平均反向相对论$γ$函子和反向相对论$γ$函子的通量。发现了三种不同的阿尔文波谱行为的温度区，对于快磁声，得到了四种不同的温度区。所有这些制度显示相当大的变化，从非相对论性制度。解析地得到了平行于外磁场传播的电磁横波的色散方程。数值分析了它们的小频率解。
2021-08-28 physics.plasm-ph
Magnetized Plasma Target for Plasma-Jet-Driven Magneto-Inertial Fusion
我们确定了β>1磁化等离子体的所需特性和参数，可能具有高度缠结的开放场线，这可能是一个合适的目标，可以通过球形内爆等离子体衬垫压缩到聚变条件[S. C. Hsu等人，IEEE等离子体科学学报40，1287（2012）]通过合并高超音速等离子体射流形成。这个概念被称为等离子体射流驱动的磁惯性聚变（PJMIF）。我们对靶和衬管设定了要求，使得（a）压缩加热在靶中的热传输上占主导地位，以及（b）由于压缩的磁放大在整个内爆中在耗散上占主导地位。我们还评估了要求，以避免漂移不稳定性引起的异常运输和电流驱动的异常电阻率的目标。接下来，我们描述了产生这种磁化的β>1等离子体靶的可能方法。最后，假设这样的目标可以创建，我们评估的可行性的概念验证实验，使用目前可实现的等离子体射流，以证明目标压缩加热在等离子体衬垫动能<~ 100千焦（几百倍以下，需要在PJMIF反应堆）。
2018-05-27 physics.plasm-ph
Formation and Study of a Spherical Plasma Liner for Plasma-Jet-Driven Magneto-Inertial Fusion
本文在PLX装置上首次测量了36个脉冲等离子体射流形成的球形氩衬垫，揭示了射流间从动力学贯穿到碰撞主导的转变，并表明改进射流参数可形成更光滑衬垫，为PJMIF聚变研究提供实验基准。
2024-02-20 physics.plasm-ph
Characteristics of Quantum Magnetosonic-Wave Dispersion
利用量子磁流体力学（QMHD）模型，研究了准中性量子电子-离子等离子体中磁声波在非相对论和相对论简并两种不同区域的线性色散，并考虑了等离子体组分效应.结果表明，简并电子的顺磁自旋效应在磁声波动力学中起着关键作用。发现在这种等离子体中，线性波速在某一简并参数处有极小值。这是由于相对论简并度和泡利自旋磁化之间的微妙相互作用。研究还表明，在相对论简并极限下，等离子体成分对线性色散有显着影响，这与非相对论情况相反;在非相对论简并区，塞曼能量对线性色散有显着影响，这与相对论简并区在线性扰动极限下的影响不同。目前的研究结果可以在惯性等离子体约束和天体物理简并等离子体的重要应用。
2012-08-20 physics.plasm-ph
Propagation of Electromagnetic Waves in Resistive Pair Plasma and Causal Relativistic Magnetohydrodynamics
本文从相对论性双流体方程出发，采用单流体理论研究了电磁波在电阻对等离子体中的传播。当用电子/正电子惯性变量归一化的电阻率超过一个临界值时，电磁波的色散关系表明真空中的群速度大于光速。然而，在这种情况下，也发现等离子体参数小于1：即，电子-正电子对介质不再可以被视为等离子体。因此，简单的双流体近似是无效的。这证实了电磁波在等离子体中的超光速传播是被禁止的--这一结论与相对论因果律是一致的。作为替代方案，我们提出了一套新的方程的“因果相对论磁流体力学”，这两个非零电阻率，但符合因果关系的原则。
2008-10-07 physics.plasm-ph
Multi-ion-species effects on magnetosonic waves and energy transfer in thermal equilibrium plasmas
研究了垂直于外磁场传播的磁声波，并考虑了多离子种类的影响。首先，数值计算了热平衡等离子体中磁场涨落的功率谱和自相关函数。在多离子种类等离子体中，除了$ω\simeq kv_{\rm A}$模式之外，在许多不同的离子回旋频率附近存在许多波。由于这些波的相位混合，由这些波组成的准模的自相关函数不能恢复到其初始值。其次，用粒子模拟方法研究了宏观垂直扰动的演化。在多离子种类等离子体中，这种扰动被阻尼。能量从磁场转移到离子。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Experimental Plasma Density Profiles Determined Through Measurements of the Magnetosonic Wave Speed
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本文提出利用重联驱动产生的快磁声波波前传播特性，结合已知磁场与色散关系，通过磁性测量推断实验室等离子体初始密度分布的新方法。
2026-09-11 physics.plasm-ph
First Breakthrough for Future Air-Breathing Magneto-Plasma Propulsion Systems
实现了喷气发动机发明以来喷气推进技术的新突破。未来吸气式磁等离子体推进系统的第一次关键试验已经成功完成。在这方面，这也是第一次，捏密集等离子体聚焦放电可以在一个大气压下点燃，并在脉冲模式下使用非常快的纳秒静电激励来驱动，以诱导自组织的等离子体通道，用于点燃推进主放电。取决于电容器电压（200-600 V），在一个大气压下的能量输入从52-320 J/脉冲变化，对应于从1.2-8.0 mNs的脉冲位。这样一个每秒一千个脉冲驱动的新型脉冲等离子体推进系统已经具有现代喷气发动机的推力面积比（50-150 kN/m2）。一系列推进器可以使未来的飞机和飞艇从地面出发并到达50公里及以上的高度。所需的高功率可以由航空航天公司已经在开发的未来紧凑型等离子体聚变反应堆提供。磁等离子体压缩机本身最初是由俄罗斯科学家开发的等离子体聚变装置，后来被小型化用于超音速流量控制应用。所以第一个突破是基于一种衍生的等离子聚变技术。
2017-01-20 physics.plasm-ph
Semi-analytic model of plasma-jet-driven magneto-inertial fusion
提出了等离子体射流驱动磁惯性聚变的半解析模型。计算了磁化等离子体靶与球形内爆等离子体衬层的一维耦合，考虑了衬层材料的可压缩流体力学和电离、传导和辐射引起的能量损失、聚变燃烧和α沉积、靶中离子和电子的温度、磁压力和燃料燃耗。结果表明，当衬层厚度为1 cm，预热磁化靶初始半径为4 cm时，在球收敛比< 15，衬层能量为20-40 MJ时，一维增益为3-30。给出了参数空间和物理设置的一些探索。观察到的产量表明，有可能点燃额外的致密燃料层，以达到高增益。
2017-02-16 physics.plasm-ph
Quasi-perpendicular fast magnetosonic shock with wave precursor in collisionless plasma
一个一维的粒子在细胞（PIC）模拟跟踪一个快速的磁声冲击在时间尺度上的逆离子回旋频率。磁压力与上游的热压力相当。冲击波以电磁极限中快磁音速的1.5倍的速度传播穿过均匀背景磁场，其压力等于角度为85 $^\circ$的上游热压力。静电对波色散的贡献在大波数下增加了其相速度，这导致凸色散曲线。在激波之前形成一个快磁声前兆，其相速度超过快磁声速度约$\sim 30 \%$。波比冲击慢，因此被阻尼。
2018-05-07 physics.plasm-ph
Fast magnetosonic modes of cylindrical magnetotail
在磁尾等离子体片圆柱模型中研究了FMS模式。等离子体片的存在导致磁尾中存在的模式以没有等离子体片的圆柱体的形式显著修改。FMS模式的方位角尺度在叶瓣和等离子体片之间显著不同。等离子体片中的方位角尺度比磁尾叶中的方位角尺度小得多。具有一定参数的FMS波在波瓣和等离子体片之间的边界处反射强烈，在等离子体片中反射很弱。
2013-10-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
On the Conductivity of a Magnetoactive Turbulent Plasma
本文在孤立粒子近似下讨论了确定磁激活湍流等离子体有效电导率张量的问题。额外的gyrotropicterms示出出现在平均值，非零磁螺旋度的存在下的电导率张量。传播电磁波的色散发生变化，出现附加模和偏振面的附加旋转，波可以被放大。具有螺旋性的等离子体获得的性质与在手征和双各向异性电动介质中观察到的性质相似。
2004-12-01 physics.geo-ph physics.plasm-ph
Thermo-magneto coupling in a dipole plasma
在偶极等离子体上，我们观察到磁矩的产生，作为悬浮的磁等离子体化合物的运动，响应于电子回旋加热和$β$（磁约束热能）的增加。我们制定了一个热力学模型，解释加热微观磁矩的注入，相应的化学势是环境磁场。
2012-03-26 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Astrophysics of magnetically collimated jets generated from laser-produced plasmas
通过三维磁流体动力学模拟，研究了从磁准直激光产生的等离子体中产生与天体物理学相关的喷流。我们表明，对于激光强度I ~ 10^12 - 10^14 W/cm ^2，超过~ 0.1 MG的磁场可以将等离子体羽流准直到由激波包络限定的长形腔中，激波包络在其尖端处具有直立的锥形激波，其将流重新准直成超磁声射流束。这种机制相当于流体动力学惯性准直的天体物理模型，其中各向同性风通过限制的星周环面状包络聚焦成射流。结果表明，一个大规模的磁场从广角风产生喷流的另一种机制。（节略本）
2012-12-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Exact Solutions of the Self-consistent System of Relativistic Magnetohydrodynamics Equations for an Anisotropic Plasma on the Background of Bondi-Pirani-Robinson's Metric
在Bondi-Pirani-Robinson真空平面引力波（PGW）度规的背景下，得到了各向异性磁化等离子体的自洽相对论磁流体力学方程组的精确解，推广了作者之一关于引力波横向极化的结果.基于重新表述的能量平衡方程，指出在引力波振幅的线性近似下，只有PGW的横向极化与磁化等离子体相互作用。
2010-11-13 gr-qc 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
Langmuir dark solitons in dense ultrarelativistic electron-positron gravito-plasma in pulsar magnetosphere
本文研究了脉冲星磁层极帽区超相对论稠密正负电子引力等离子体中静电模的非线性传播。利用约化微扰法得到了一个非线性薛定谔方程，并预言了朗缪尔暗孤子的存在.讨论了暗孤子的传播与脉冲星射电辐射的关系。
2013-02-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Diagnostics of the solar coronal plasmas by magnetohydrodynamic waves: Magnetohydrodynamic seismology
本文系统介绍利用日冕磁流体动力学波诊断太阳日冕等离子体参数的磁流体动力学地震学方法，涵盖慢波、扭结振荡等探针及数据获取、运动放大和贝叶斯统计等实用技术。
2024-03-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Parametric Instabilities in Shallow Water Magnetohydrodynamics Of Astrophysical Plasma in External Magnetic Field
这封信讨论了天体物理等离子体薄层的旋转磁流体动力学（MHD）。本文用浅水近似来描述垂直外磁场中具有自由表面的薄等离子体层。垂直磁场的存在从根本上改变了天体物理等离子体中的波过程动力学相比，中性流体和等离子体层中的一个thoroidal磁场。在这种情况下，存在三波非线性相互作用。利用渐近多尺度方法推导了非线性波包相互作用方程：三个磁庞加莱波相互作用、三个磁旋波相互作用、两个磁庞加莱波和一个磁旋波相互作用以及两个磁旋波和一个磁庞加莱波相互作用。衰变不稳定性和参数放大的存在进行了预测。我们发现了以下四种衰变不稳定性：磁庞加莱波衰变为两个磁庞加莱波，磁旋波衰变为两个磁旋波，磁庞加莱波衰变为一个磁庞加莱波和一个磁旋波，磁旋波衰变为一个磁旋波和一个磁庞加莱波。还发现了磁庞加莱波的参量放大、磁旋波的参量放大、磁旋波存在时的磁庞加莱波放大和磁旋波存在时的磁旋波放大等参量放大机制。分别求出了不稳定性增长率和参数放大因子。
2015-12-06 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The ion wave formation during the ultracold plasma expansion
我们提出了直接模拟的结果的膨胀的两个组件ultracold plasma的各种数量的粒子，密度和电子温度。给出了所有等离子体参数共同的膨胀过程的描述。在快速电子从等离子云逃逸之后，多余的正电荷被定位在外边界的一个狭窄的层中。该层具有特征性的正面形状，电荷浓度急剧下降。带电层在整个膨胀过程中保留了剩余的电子。当等离子体膨胀时，带电层的运动速度变得恒定，并大大超过离子的声速。此外，离子的径向速度对半径的依赖性在膨胀的最后阶段之前很久就获得了自相似性。在此基础上，得到了方程组和自相似解。一般依赖于等离子体参数的确定，这与实验数据进行比较。
2021-05-18 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Mapping giant magnetic fields around dense solid plasmas by high resolution magneto-optical microscopy
利用高灵敏度磁光显微镜研究了强p偏振激光（~10^{16} W.cm^{-2}，100 fs）辐照磁带产生的致密固体等离子体周围的磁场分布。我们提出了巨型轴向磁场的证据，并首次绘制出这些磁场的空间分布图。通过使用轴向磁场分布作为诊断工具，我们发现的证据与等离子体的角动量。我们相信这项研究对于研究磁性材料在超短强激光脉冲影响下的磁化或去磁过程具有重要意义。
2007-10-04 cond-mat.other physics.plasm-ph
Weak magnetohydrodynamic turbulence of magnetized plasma
研究了热压力小于磁场压力时强磁化等离子体中磁流体力学（MHD）波的弱湍流。在这种情况下，主要的非线性机制是快磁声波和Alfvenic波对慢磁声波的共振散射。结果，前一种波相对于后一种波充当高频波，使得HF波的总数-绝热不变量-另外保持不变。在弱湍流制度，这个不变量示出产生的Kolmogorov型频谱的HF波向大尺度区域的恒定通量。在短波区，另一个柯尔莫哥洛夫谱可以实现一个恒定的能量通量。这两种类型的湍流谱的显式的角度依赖性被发现的传播角接近的平均磁场的方向。
2001-09-25 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Characterization of fast magnetosonic waves driven by compact toroid plasma injection along a magnetic field
本研究在大红球装置上观测到紧凑环等离子体注入亥姆霍兹磁场产生的快磁声波，分析了多种因素对波特性的影响，为磁惯性聚变靶等离子体制备提供参考。
2023-12-14 physics.plasm-ph physics.space-ph
Ponderomotive modification of multicomponent magnetospheric plasma due to electromagnetic ion cyclotron waves
推导了真实多组分磁层等离子体中重离子的有质动力的表达式。所考虑的有质动力包括所有物种的感应磁矩，并且由于在非均匀介质中行进的低频电磁波振幅的不均匀性而产生。在考虑引力和离心力的情况下，得到了由电子、质子和重离子（He $^{+}$）组成的等离子体的非线性定态力平衡方程。背景地磁场取自磁层的昼侧，那里的磁场有磁“洞”（Antonova和Shabansky，1968年）。通过数值求解平衡方程，得到了重离子He $^{+}$存在时离子H $^{+}$的非线性密度分布。结果表明，在赤道的频率小于氦陀螺频率的非线性等离子体密度扰动的峰值在赤道附近的有质动力的作用。偶极磁层和昼侧磁层的情况进行了比较。结果表明，重离子的存在会导致质子密度修正量的减小。
2013-04-17 physics.geo-ph physics.plasm-ph
Small amplitude ion-acoustic solitary waves in a four-component magneto-rotating plasma with a modified Cairns-Tsallis distribution
研究了由冷流体离子、热正电子和双温电子（冷电子和热电子）组成的磁旋转等离子体中，当电子服从修正的Cairns-Tsallis分布时的小振幅离子声孤立波.利用约化微扰方法，导出了Korteweg-de Vries方程和修正的Korteweg-de Vries方程，得到了小振幅离子声孤波解。数值分析了孤立波解与非广延q参数、非热α参数和等离子体物理量的关系。我们发现非广延q参数和非热α参数等对离子声孤立波有显著的影响。
2022-12-07 physics.plasm-ph physics.space-ph
(Quasi-)collisional Magneto-optic Effects in Collisionless Plasmas with sub-Larmor-scale Electromagnetic Fluctuations
在高能量密度的实验室和天体物理等离子体中，高振幅的混沌/湍流电磁涨落是普遍存在的，它们可以被各种动力学流和/或各向异性驱动的不稳定性激发，如韦伯不稳定性。这些场通常存在于“亚拉莫尔尺度”--比电子拉莫尔半径小的尺度。通过这种磁场运动的电子经历其俯仰角的小角度随机偏转，从而在长时间尺度上建立扩散输运。我们表明，这种行为，在一定条件下，是等价于碰撞等离子体中的库仑碰撞。磁俯仰角扩散系数，作为一个有效的“碰撞”频率，可能是在这些，否则，碰撞环境中的实质。我们表明，这种效果，俗称为等离子体的“准碰撞”，可能会从根本上改变预期的候选等离子体的辐射输运性质。我们认为，这些等离子体中的修改后的磁光效应提供了一个有吸引力的，新颖的辐射诊断工具的探索和表征的小尺度磁湍流，以及影响惯性约束聚变和其他激光等离子体实验。
2015-08-05 astro-ph.IM physics.plasm-ph
Turbulent magneto-genesis in a collisionless plasma
本文研究了在湍流无碰撞等离子体中产生磁场的有效机制。通过使用完全动力学，在细胞中的粒子模拟的初始非磁化等离子体，我们检查磁化的起源，在一个非线性制度。复杂的运动是通过泰勒-格林涡，和等离子体局部发展强烈的电子温度各向异性，由于应变张量的湍流。随后，在多米诺骨牌效应中，各向异性触发了空间局部化的韦伯不稳定性。在这种活跃的波粒相互作用区域中，磁场种子由于与底层搅拌运动的相互作用而呈指数增长并扩散到更大的尺度。这种自馈过程可能解释了各种天体物理等离子体中的磁成因，无论在哪里都存在湍流。
2021-09-15 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Topological plasma oscillations in the solar tachocline
本文利用浅水磁流体动力学方程研究太阳差旋层等离子体振荡，发现磁开尔文波和磁柳井波具有拓扑保护特性，为日震学观测解释提供了新的理论依据。
2024-01-15 astro-ph.SR hep-ph physics.plasm-ph
Nonlinear theory of magnetohydrodynamic flows of stratified rotating plasma in two-layer shallow water approximation. Rossby waves and their three-wave interactions
本文研究了在垂直外磁场中自由表面的引力场中天体物理等离子体薄层的旋转磁流体动力学流动。在两层浅水近似下，将等离子体分为两层不同密度的介质，在外加磁场中得到磁流体动力学方程。在β平面近似下，得到了外磁场中旋转分层等离子体的浅水方程组。对于垂直或水平磁场形式的稳定初始条件，已经发展出线性理论，并且已经找到了磁Rossby波形式的解，并对它们进行了修改，以描述分层效应。色散曲线的定性分析表明，存在三波非线性相互作用的磁Rossby波的每个固定的解决方案。参数不稳定性的外观和他们的增量被发现。
2019-07-01 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Ideal magnetohydrodynamic simulations of unmagnetized dense plasma jet injection into a hot strongly magnetized plasma
我们目前的结果从三维理想磁流体动力学模拟未磁化的致密等离子体射流注入到一个均匀的热强磁化等离子体，其目的是提供深入了解核心燃料的托卡马克与ITER和NSTX（国家球形环实验）相关的参数。未磁化的稠密等离子体射流注入类似于紧凑环形注入，但具有高得多的等离子体密度和总质量，因此所需的注入速度较低。喷流到背景中的大量沉积似乎是通过沿喷流后缘的磁重联来促进的。等离子体射流到背景等离子体中的穿透深度主要取决于射流的初始动能，并且空间局部质量沉积的关键要求是射流的减速时间小于扰动背景磁通量由于磁重联而松弛的时间。这项工作表明，需要更准确地处理重新连接，以充分模拟这个问题。非磁化稠密等离子体射流注入的参数确定为本地化的核心沉积以及边缘本地化模式（ELM）起搏应用在ITER和NSTX相关制度。
2011-05-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Two Plasma Sources of Dayside Martian Magnetosphere: Pick-up Ions -- Ionosphere Interaction
火星昼侧磁层是位于磁鞘和电离层之间的一层薄磁层，通常磁场增强，行星离子被加热。火星大气和挥发物演变任务航天器首次提供了高时间和空间分辨率测量数据，从而能够研究该区域的结构。这个区域有几个名字，包括边界层、等离子地幔和磁层。该区域的外边界被称为磁层顶、电离层顶、离子成分边界和堆积边界（见Espley，2018）。我们分析了火星昼侧磁鞘流和电离层之间的层中等离子体的性质和种群。考虑了太阳天顶角（SZA）在40°和日下点之间的区域。结果表明，在磁鞘中形成了磁层顶与电离层之间的区域，其中充满了加热的稀释电离层离子和重拾取离子。因此，我们发现这一加热电离层离子区与另一个磁鞘起源的重离子分量是共位的。由于两个原因，该磁鞘成分没有被识别。第一个是第二个部分在能量-时间谱图上看起来像是加热电离层部分的高能尾部。二是电离层中高能离子的观测量减少，导致静态能质分析仪的能量范围缩短。磁鞘离子成分是昼侧磁层形成的重要因素，也是高层电离层和大气的能量来源。
2019-09-16 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetohydrodynamic structure of a plasmoid in fast reconnection in low-beta plasmas: Shock-shock interactions
用二维磁流体力学方法研究了低β等离子体中磁重联中等离子体团的激波结构。使用具有前所未有的分辨率的高精度代码，冲击，不连续性及其交叉点得到解决和澄清。接触不连续性源自三重激波的交叉点，将不同来源的流体分开。等离子体团内部的冲击钻石似乎使超音速流减速。新的冲击钻石和一个缓慢的膨胀风扇内发现Petschek流出。新的冲击钻石的充分条件和天体物理喷流的相关性进行了讨论。
2015-03-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On ponderomotive metallization of magnetospheric plasma
本文研究磁层中阿尔芬波对不同荷质比离子的有质动力分离，推导了轻、重离子的部分有质动力公式，并发现等离子体金属性（克拉克数）在磁场最小值处最大。
2024-01-30 physics.geo-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Magneto-immutable turbulence in weakly collisional plasmas
我们提出，压力各向异性导致弱碰撞湍流等离子体自组织，以抵抗磁场强度的变化。我们将这种效应称为“磁不变性”，与不可压缩性（对压力变化的抵抗力）类似。当压力各向异性变得与磁压力相当时，这种效应是很重要的，这表明在无碰撞的弱磁化（高$β$）等离子体中，其动力学相关性与不可压缩性相似。磁化湍流的模拟使用弱碰撞Braginskii模型表明，磁不变湍流是惊人的相似，在大多数统计措施，临界平衡MHD湍流。然而，为了使磁场变化最小化，流动方向变得比MHD更受约束，并且湍流更强烈地由磁能（非零“剩余能量”）主导。这些效应代表了压力各向异性和流体湍流之间的关键差异，并且应该在$β\gtrsim1$湍流太阳风中观察到。
2019-01-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
