Solar Wind Penetration into Dusty Magnetospheres creates Electrostatic Waves and Structures
National Centre for Physics（巴基斯坦物理中心）；Institute of Space Technology（空间技术研究所）；Pakistan Academy of Sciences（巴基斯坦科学院）；National University of Sciences and Technology（国立科学与技术大学）
研究太阳风穿透尘埃磁层产生低频静电波和非线性结构的机制及预测其频率范围
2025-12-03 physics.plasm-ph
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
Resonant instabilities mediated by drag and electrostatic interactions in laboratory and astrophysical dusty plasmas
本文将共振阻力不稳定性中的缺陷特征值共振机制推广为共振不稳定性框架，揭示双流、丝状电离与声学RDI的物理共性及其实验室研究价值。
2023-07-20 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Shear Waves in an inhomogeneous strongly coupled dusty plasma
利用广义流体力学方程研究了静电横向剪切波在强耦合尘埃等离子体中的传播特性。在通常的动力学极限下，所得方程与零能薛定谔方程相似。这有助于获得一些精确的本征模的解决方案，在两个carbohydrate和圆柱形的几何形状，某些非平凡的密度分布。相应的速度分布和离散的本征频率得到几个有趣的情况和它们的物理讨论。
2013-10-29 physics.plasm-ph
Particle simulation code for charge variable dusty plasmas
等离子体中尘埃颗粒的电荷随时间变化。我们遵循流体动力学的方法来获得一些低频静电模式的色散关系，考虑到尘埃上的电荷波动。我们使用了一维全电磁粒子码的描述。存在一个空间维度和三个速度分量。这通常被称为模型。我们的分析表明，尘埃颗粒的存在会导致不同的频率制度的不同影响。
2004-11-03 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
The new screening characteristics of strongly non-ideal and dusty plasmas. Part 2: Two-Component Systems
提出了一种描述双组分体系（电子离子等离子体、尘埃等离子体、电解质等）中静电屏蔽的新模型方法。该方法适用于非理想度较高的系统。所有的筛选参数的表达式中介绍的前一份文件（第1部分）的这项工作，以及多组分系统的一个额外的参数特性，得到。所有这些参数都以一种简单的分析形式提出，适合于实验室操作使用，特别是对实验数据的理论解释。
2009-06-28 physics.plasm-ph
Electrostatic dust-acoustic envelope solitons in an electron depleted plasma
利用约化微扰方法建立了标准非线性薛定谔方程，研究了由极性相反的尘埃颗粒和超热正离子组成的电子耗尽非磁化尘埃等离子体系统中静电尘埃声波的传播、调制不稳定性以及局域静电包络孤子的形成.相关的物理等离子体参数（即，正负尘埃粒子的电荷、质量、数密度、正离子的超热性等）对认识粉尘声波的稳定性条件具有重要意义。本文的研究有助于理解实验室和空间环境中与尘埃声波相关的尘埃声包络孤子的形成机制。
2020-08-24 physics.plasm-ph
Revisiting the Physics of Strong Coupling on Dusty Plasma System
本文在强耦合四分量等离子体中比较了基于黏弹性弛豫时间和静电温度的两种耦合参数解析方法，确定了其适用区域和有效性，为处理尘埃等离子体耦合效应提供指导。
2023-11-28 physics.plasm-ph
The new screening characteristics of strongly non-ideal and dusty plasmas. Part 1: Single-component systems
本文提出了一种新的描述单组分体系静电屏蔽的模型方法，它不受Debye-Huckel非物理性质的影响。该方法适用于非理想度较高的系统筛选参数的确定。所得到的屏蔽特性以简单的解析形式给出。所提出的结果的基本要素的方法确定屏蔽特性在稠密的双组分等离子体，这是讨论在第2部分和第3部分的这项工作。
2009-06-28 physics.plasm-ph
Charge Fluctuation of Dust Grains and its Impact on Dusty Wave Propagation
本文研究了尘埃电荷涨落对尘埃离子声波阻尼的影响。本文研究了非磁化等离子体中纵向静电波的流体近似。我们表明，对于弱声波的衰减取决于一个唯象充电系数。
2003-12-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Dust-acoustic rogue waves in an electron depleted plasma
首次对电子耗尽非磁化相反极性尘埃等离子体系统中的尘埃声波（DA）特性进行了严格的理论研究，该系统包含超热（$κ$分布）离子、可移动的正、负电荷尘埃颗粒.采用约化摄动方法得到了非线性方程组，探讨了直波的调制不稳定性条件以及巨无赖波的形成和特性。尘埃等离子体介质的非线性和色散特性是流氓波形成的主要原因。通过改变尘埃等离子体参数，如尘埃电荷、尘埃和离子数密度以及离子温度等，数值分析了与尘埃等离子体相关的尘埃等离子体的高度和厚度以及尘埃等离子体的MI条件，并讨论了这些结果对各种空间尘埃等离子体系统（即，中间层、土星F环和彗星大气层等）以及激光与物质相互作用产生的实验室尘埃等离子体。
2019-07-18 physics.plasm-ph
Response of a dusty plasma system to external charge perturbations
本文通过一维通量修正输运模拟研究运动外部电荷扰动在尘埃等离子体中激发的非线性波结构，发现小振幅扰动产生钉扎包络孤子、大振幅扰动形成色散离子声激波，尘埃颗粒会抑制低速色散激波形成，并用广义Gross-Pitaevskii方程理论验证了模拟结果。
2023-08-13 physics.plasm-ph
Lagrangean description of nonlinear dust--ion acoustic waves in dusty plasmas
本文提出了一个描述由电子、离子和惯性尘埃颗粒组成的非磁化、无碰撞三组分等离子体中非线性尘埃离子声波传播的解析模型。该制剂依赖于拉格朗日方法的等离子体流体模型。研究了振幅的调制稳定性。不同类型的本地化信封静电激励存在。
2004-03-22 physics.plasm-ph physics.space-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
Anisotropic anomalous diffusion in microgravity dusty plasma. Part One: Nonextensive Statistical Analysis
本研究利用PK-4装置数据，通过非广延统计分析方法，揭示了微重力尘埃等离子体中由电场引起的各向异性反常扩散，并发现压力与电流对系统平衡态的影响。
2025-04-23 physics.plasm-ph
Potential of a moving test charge in a dusty plasma in the presence of grain size distribution and grain charging dynamics
尘埃等离子体的线性介电响应受粒子尺寸分布的影响。在以前的结果[IEEE trans.Plasma Sci. 29，182（2001）]，表明对于一类尺寸分布，存在与单尺寸颗粒的洛伦兹分布的等价性。然后可以使用二阶近似法找到对缓慢移动的试探电荷的静电响应[Phys. Lett. A 305，79（2002）]。众所周知[Phys. Plasmas 10，3484（2003）]，尘埃等离子体中颗粒的动态充电增强了对试探电荷的屏蔽。在这一阶段，寻求颗粒尺寸分布和颗粒充电动力学对移动通过尘埃等离子体的试探电荷的组合效应似乎是自然的。在这里，我们考虑的晶粒尺寸分布和动态的晶粒充电的试探电荷在尘埃等离子体中缓慢移动的等离子体介电响应作为晶粒尺寸分布和晶粒充电动态的函数表示的影响。分析以及数值结果。值得注意的是，可以通过为不同的参数选择适当的值来检索以前的结果。这种研究对实验室和空间等离子体都有意义。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Modeling fine particle (dusty) plasmas and charge-stabilized colloidal suspensions as inhomogeneous Yukawa systems
为了给细颗粒（尘埃）等离子体和胶体悬浮液的结构和相关性分析的基础上，热力学处理的宏观和微观带电粒子的绝热响应内的混合物，后者扩展到包括系统是有限的和弱不均匀的情况下。它表明，宏观粒子的有效势是由两个元素：相互Yukawa排斥和限制（吸引）Yukawa势从他们的“阴影”（宏观粒子的平均电荷密度乘以负号）。结果澄清了迄今为止所采取的两种方法之间的关系，其中任一种方法假定为抛物型单体势或平均分布假定为有限延伸的平坦。由于宏观粒子的存在极大地增强了对电荷中性的满足，因此，在其存在的区域中，平坦的静电势以及因此宏观粒子的平坦平均分布的假设预计比在该区域中的抛物线势的假设更接近现实。
2014-11-05 physics.plasm-ph
Lattice modes in a dusty plasma crystal
提出了一个模型来解释尘埃粒子在平面锯齿形晶体链中的简正模特性。粒子的自由度是平面内的纵向和横向位移，由二维（2D）中的一阶和二阶相邻简谐力耦合。计算了保持锯齿形结构所需的恒定电力。导出了尘埃晶格（DL）横模和纵模之间的耦合关系。后者被认为是由于静电（汤川）潜力的能量。此外，耦合（声学和光学）和去耦（纵向和横向）分支的尘埃晶格模式的不同的晶格参数和结构进行了研究。纵向和声学模式的传播被发现是严格依赖于两个链之间的距离的值，低于该值模式可能不会传播最后，它示出的声学（光学）分支的频率增加（减少）与增加两个链之间的距离。
2013-10-06 physics.plasm-ph
Dust-acoustic envelope solitons and rogue waves in an electron depleted plasma
利用微扰法导出了非线性薛定谔方程，对非磁化的电子耗尽尘埃等离子体（含有极性相反的热尘埃颗粒和非广延正离子）中尘埃声波的非线性传播和调制不稳定性进行了理论研究.发现了快、慢DA模两种模式，并给出了一阶、二阶反常波和亮、暗包络孤子的形成判据。各种尘埃等离子体参数的影响（即，尘埃质量、尘埃电荷、尘埃和离子数密度等）已经查明了对反导工作人员的MI的影响。研究发现，这些尘埃等离子体参数显着改变了DW的基本特征。从这一理论研究中获得的结果在不同空间区域的应用，即，木星的磁层、中间层上部、土星的F环和彗星的尾部等。
2019-07-25 physics.plasm-ph
Extracting Forces from Noisy Dynamics in Dusty Plasmas
从噪声数据中提取环境力是复杂物理系统中常见但具有挑战性的任务。机器学习代表了解决这个问题的一种稳健方法，但主要是在具有已知参数的模拟数据上进行测试。在这里，我们使用监督机器学习来提取作用于悬浮在氩等离子体中的微米级带电粒子的静电力、流体动力学力和随机力。该模型使用100多个动力学和统计学特征对模拟粒子轨迹进行训练，预测系统参数的精度比传统方法高50%，并提供粒子电荷和德拜长度的非接触式测量。
2022-10-03 cond-mat.soft physics.plasm-ph
Experiments and modeling of dust particle heating resulting from changes in polarity switching in the PK-4 microgravity laboratory
本文通过对比PK-4在ISS微重力与地面实验及模拟，发现极性切换导致微重力下尘埃云膨胀并获得热能，其机制与有效屏蔽长度改变有关，且能量耗散时间远大于Epstein阻力衰减时间。
2025-05-07 physics.plasm-ph
Ground state structures of superparamagnetic 2D dusty plasma crystals
利用分子动力学模拟和晶格求和方法，研究了由带电超顺磁性尘埃颗粒组成的有限个圆柱形二维Yukawa系统在外加磁场中的基态结构.系统的基态配置被确定，作为一个近似值，实验获得的形状的水平约束电位在一个经典的单层尘埃等离子体实验与非磁性颗粒。结果的尘埃层的数密度和晶格参数的依赖关系（1）的磁偶极子-偶极子力的比例，静电力之间的晶粒和（2）的晶粒磁矩相对于层的取向。
2011-05-09 cond-mat.soft physics.plasm-ph
DPEx-II: A New Dusty Plasma Device Capable of Producing Large Sized DC Coulomb Crystals
空间扩展的稳定直流复合等离子体晶体的产生是一个巨大的实验挑战，也是尘埃等离子体领域的一个热门研究领域。在本文中，我们描述了一个新建成的和委托尘埃等离子体实验装置，DPEx-II，在等离子体研究所。该装置可以支持在直流辉光放电等离子体中形成大尺寸的库仑晶体。在这个L形桌面玻璃室中的等离子体产生于圆形阳极和长托盘形阴极之间。它的特点是与各种静电探针的帮助下，在一系列的放电条件。尘埃粒子由尘埃分配器引入，以在阴极鞘层区域形成强耦合库仑晶体。独特的非对称电极配置最大限度地减少了灰尘颗粒的加热，并有助于使用该设备形成最大可实现尺寸为40 cm X 15 cm的晶体结构。较大的晶体相对于较小的晶体具有许多优点，例如较高的结构均匀性、较少的缺陷、由于有限尺寸效应而导致的较低的统计误差等。提供了一系列诊断工具来表征库仑晶体。几个初步实验的结果，旨在证明该设备的技术能力和其潜力，为未来的尘埃等离子体研究，报告。
2021-07-13 physics.plasm-ph
Lagrangean formulation of ion- and dust-ion-acoustic waves
本文采用一般的无碰撞流体模型研究了非磁化尘埃等离子体中离子声模的传播。欧拉-拉格朗日变量变换导致一个新的演化方程系统，它可以被组合成一个单一的（相当复杂的）方程的平均离子密度。线性和弱非线性振荡制度进行了研究，并研究其调制稳定性。这项研究扩展了已知的电子或离子声静电等离子体模式的拉格朗日描述以前的结果。与尘埃离子声波在尘埃等离子体中传播的描述的相关性也进行了讨论。
2004-10-14 physics.plasm-ph
How to make large, void free dust clusters in dusty plasma under microgravity
浸没在等离子体中的微米级固体颗粒的集合被用来模拟固态和流体物理学中的许多系统，这是由于它们的强静电相互作用，它们的大惯性，以及它们足够大以用普通光学观察的事实。在地球上，重力将所谓的尘埃等离子体系统限制在薄的二维层中，除非使用特殊的实验几何结构，包括加热或冷却的电子，和/或使用介电材料。在微重力实验中，无尘空隙的形成打破了三维尘埃等离子体系统的各向同性。为了进行真正的三维实验，这个空洞必须以某种方式关闭。本文利用完全自洽流体模型，研究了微重力实验中通过降低驱动势来封闭空洞的问题。这种分析超越了对虚空的简单描述，虚空描述了虚空的形成，而没有考虑灰尘。我们发现，自组织在空隙形成和空隙闭合中起着重要的作用，这也允许一个相反的方案，其中放电是在低驱动电位和小批量的灰尘被添加。这种方式没有发现滞后现象。最后，我们将我们的结果与最近的实验进行比较，发现很好的一致性，但只有当我们不考虑电荷交换碰撞。
2008-08-15 physics.plasm-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
Formation of global vortices in a dusty plasma cylinder
本文研究了有界圆柱定向等离子体中与活性尘埃有关的超低频模式。这里假设所有等离子体粒子的流动沿着轴向坐标，其中速度梯度被设置为沿着径向方向。麦克斯韦和非麦克斯韦（Kappa和Carins）尘埃等离子体静电尘埃声学和漂移模式的耦合驱动全球涡旋的形成进行了分析。涡旋解的系数受到超热粒子的强烈影响。这一分析的意义可以从实验室实验和PK-4任务的角度来看。此外，这可能是富有成效的天体物理设置，可以模仿作为一个等离子体在宏观尺度上的圆柱。
2020-11-13 nlin.PS physics.plasm-ph
"Waterspout" as a result of the Ocean's Skeletal Structures and a Special Type of Atmospheric Aerosol Dusty Plasma
对从不同高度拍摄的各种类型的粗糙海面的海洋表面摄影图像数据库的分析揭示了海洋骨架结构的存在。我们做了一个应力的OSS的块的现象，在垂直取向的浮柱（VFC）的形式，因为在这里，我们建议的假设，VFC是一个刺激器的初始阶段的“水龙卷”现象（WS）。VFC的微细结构分析表明，OSS是每一个WS初始阶段主要电动力学性质的载体/来源，这意味着WS的主体可以解释为一种特殊类型的大气气溶胶尘埃等离子体。在这样一个框架中，WS被认为是长寿命的细丝，在云和海洋表面之间的电击穿过程中，在存在电场和磁场的情况下，在放电中形成。在这种情况下，带电的水气溶胶（在非常强大的电场存在下通过VFC的毛细管形成）可能是由于静电力的影响而向上提升到云中的微粒的模拟物。与这样一个毛细静电模型WS，它似乎可以解释许多影响WS。我们提出了一个假设WS的动力学和一个可能的情况下，它的过渡到经典的龙卷风。
2004-03-10 physics.ao-ph 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
Gravitational Sedimentation and Rebound of Strongly Coupled Dusty Plasma Crystals: A Molecular Dynamics Study
St. Xavier’s College (Autonomous)（圣泽维尔学院（自治））；Department of Physics and Astronomy, West Virginia University（西弗吉尼亚大学物理与天文学系）
该研究用分子动力学模拟强耦合尘埃等离子体晶体引力沉降，通过研究单层、双层和三层晶体，发现多层晶体碰撞边界时会反弹，连续循环中虽结构演变但能维持集体运动，为相关沉降研究提供解析描述和理论框架。
2026-07-28 physics.plasm-ph
A model for the condensation of a dusty plasma
通过考虑尘埃粒子周围的球形屏蔽层，建立了尘埃等离子体凝聚模型。小于碰撞平均自由程从测试粒子的碰撞区域被示出为分离成三个同心层，每个具有不同的物理。在这些层之间的界面处调用匹配渐近展开的方法，并提供确定界面半径的方程。尽管比维格纳-塞茨半径小得多，尘埃德拜长度被发现是物理上重要的，因为它给出了在第二层和第三层之间的界面处的屏蔽静电势的陡峭截止的标度长度。冷凝的预测发生时，这个截止半径的维格纳-塞茨半径的比率超过统一，这种预测被证明是在良好的协议与实验。
2004-05-01 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
Weakly nonlinear vertical dust grain oscillations in dusty plasma crystals in the presence of a magnetic field
本文讨论了尘埃（复杂）等离子体晶体中横向顺磁尘埃粒子振荡的弱非线性机制。的非线性，这是有关的鞘电/磁场（S）和晶粒间（静电/磁偶极子）的相互作用，示出导致相位谐波的产生，并在传播的横向尘埃晶格模式的情况下，由于自相互作用的载波的调制不稳定性。稳定性分布明确地依赖于等离子体鞘层中的电场和磁场的形式。由非线性薛定谔方程（NLSE）描述的调制波包的长期演化可能导致传播局域包络结构，给出并讨论了其精确形式.对实验研究提出了明确的建议。
2004-04-20 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Dust-ion-acoustic solitons in an ion-beam-driven dusty magnetoplasma with adiabatic and nonadiabatic dust charge variations
研究离子束驱动的尘埃磁等离子体中，非绝热和绝热尘埃电荷变化对尘埃离子声孤子的影响，发现束流改变充电过程并导致孤子阻尼，非绝热时极性可转变。
2025-10-16 physics.plasm-ph
The new model method of the electrostatic screening describing: three-component system of the 'closed' type
在本工作中，在发现等离子体中带电粒子的平均势能的问题中，基于对一些特殊附加条件的考虑或缺乏对物理系统（电解质、尘埃等离子体、等离子体）的分类。这里所考虑的系统，以及其他在附加条件下被描述的系统，被视为“封闭”型系统，而那些条件完全被忽略的系统，则被视为“开放”型系统。在我们以前的调查中，一个和两个组件系统进行了检查。本文首次选择了具有两种不同正电荷离子的完全电离电子-离子等离子体作为研究对象，其中包括非理想性较高的等离子体。对于这样的等离子体，一个新的描述静电屏蔽的自洽模型方法被发展，它包括了所有必要的附加条件。通过这种方法，诸如电子-离子和离子-离子关联等极其重要的现象被包括在所使用的模型中。所考虑的等离子体在一个广泛的区域的电子密度和温度的特性进行了计算。所有得到的结果，包括与系统的“开放”型的比较进行了具体讨论。
2017-03-22 physics.plasm-ph
Coupling of acoustic and drift modes, harmonic modons in astrophysical dusty plasma and a new mode in the Comet Halley
本文从理论上研究了有界非均匀尘埃等离子体中声波和漂移波的线性和非线性特性，这在空间和实验室环境中具有潜在的应用价值。在该分析中，假设所有等离子体粒子的流动沿着轴向方向，而速度梯度被认为是沿着径向方向。首先，我们研究耦合的尘埃修改离子声波（DMA）和漂移（DMD）波（线性分析）在快速的时间时，尘埃的动力学保持不活跃，后来形成的非线性涡旋状结构的检查。第二种情况是在慢时尘埃参与动力学，研究了超低频尘埃声波（UDA）和尘埃漂移波（ULD）之间的耦合，并在非线性分析中得到了类模态解。用解析和数值方法研究了具有比偶极涡旋高的方位谐波的涡旋解的存在性。后来，我们扩展我们的分析，以考虑应用程序的尘埃粒子的存在，在彗星哈雷和热带中层尘埃等离子体，在较早的情况下，我们报告说，意外的彗星哈雷等离子体承认一个新的模式，在背景中的尘埃的存在没有任何影响，这种模式是类似的对流细胞模式，静电漂移（ExB）抵消，密度梯度也由于负离子的存在而消失，并且只有极化漂移对该模式有贡献。对于这种模式的线性分析，没有观察到耦合，但这对流细胞模式的演变，而这种模式的非线性动力学被发现服从涡状解。
2022-02-16 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
Collective dynamics of large aspect ratio dusty plasma in an inhomogeneous plasma background: Formation of the co--rotating vortex series
本文研究了大长径比尘埃等离子体在较宽放电参数范围内的集体动力学。一个电感耦合的扩散等离子体，它创建一个静电陷阱，以限制带负电荷的颗粒，被用来形成一个大体积（或大纵横比）的尘埃等离子体在低压。为了将尘埃颗粒引入到势阱中，采用了使用二次DC辉光放电等离子体的独特技术。尘埃动力学记录在一个2维（2D）平面在一个给定的轴向位置。尘埃流体在低压（P < 0.06 mbar）和高射频功率（P > 3 W）下表现出波动行为。在中等气压（p = 0.08mbar）和低功率（P <3W）下观察到了混合运动、波和涡。在气压阈值以上（p > 0.1mbar），在尘埃云边缘观察到顺时针和逆时针同向旋转的涡旋序列，而中心区域的粒子则表现为随机运动。这些涡旋只在尘埃云的阈值宽度以上被观察到。在尘埃颗粒介质中，流动离子被认为是激发波的自由能量源。同向旋转涡旋的发生是根据垂直于重力的尘埃粒子的电荷梯度来理解的。电荷梯度是等离子体从中心区域到尘埃流体外缘的不均匀性的结果。由于涡旋在耗散介质中具有特征尺寸，因此在尘埃等离子体两侧观察到一系列同向旋转的涡旋。涡的形成及其多重性的实验结果进行了比较，可用的理论模型，并发现是在密切的协议。
2017-12-12 physics.plasm-ph
Secondary electron emissions and dust charging currents in the nonequilibrium dusty plasma with power-law distributions
本文研究了在具有幂律分布的非平衡尘埃等离子体中，电子与尘埃粒子碰撞引起的次级电子发射以及由此引起的尘埃粒子的充电过程。我们推导出新的表达式的二次发射电子通量和尘埃充电电流的幂律q-分布，其中的非线性核心函数的非广延参数q进行了数值研究。数值分析表明，一次电子的q分布对尘埃粒子的二次发射电子通量和尘埃粒子的充电电流有显著的影响，这种影响强烈地依赖于尘埃粒子表面一次电子的静电势能与尘埃粒子表面热力学能的比值，这意味着在尘埃等离子体中这两种能量之间的竞争在这种新颖的效应中起着至关重要的作用。
2012-05-16 astro-ph.EP cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Collisions of acoustic solitons and their electric fields in plasmas at critical compositions
通过约化微扰方法得到的声孤子通常由Korteweg-de Vries（KdV）方程控制。在临界组分的多组分等离子体中，二次非线性系数为零。扩展的解析处理，然后导致修改的KdV（mKdV）方程，其特征在于由立方非线性，甚至在静电势。mKdV方程允许孤子具有相反的静电极性，而KdV孤子一次只能具有一个极性。一个Hirota形式主义已被用来推导两个孤子的解决方案。该解不仅考虑了同极性孤子间的相互作用，而且考虑了压缩孤子与稀疏孤子的碰撞。对于解决方案的可视化，重点是相互作用区域的细节。一个新颖的和详细的讨论包括典型的电场签名，经常观察到的电离层和磁层等离子体。有人认为，这些签名可以归因于孤子和它们的相互作用。因此，他们很少受到关注。
2019-01-19 nlin.SI physics.plasm-ph
Dust-acoustic envelope solitons in an electron depleted plasma
通过推导非线性薛定谔方程，对含有非广延正离子的反极性尘埃等离子体系统中尘埃声波的调制不稳定性进行了理论研究.研究了行波的MI和包络孤子的形成条件。亚扩展性和超扩展性的正离子被认为是改变的稳定和不稳定的参数范围的DAWS。尘埃粒子的加入使明、暗包络孤子的宽度都发生了变化。研究结果对了解火星大气、彗星尾部、太阳系以及实验室实验等环境中的大气电波的非线性特性具有一定的参考价值。
2020-07-02 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
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
On non-linear excitation of voids in dusty plasmas
空隙是等离子体中尘埃云内部的无尘区域，是尘埃颗粒上的静电力和离子拖曳力平衡的结果。离子拖曳力有许多形式，其中一些是基于模型，而另一些是从第一原理驱动。为了解释空隙的产生，Avinash等人。[K. Avinash，A. Bhattacharjee和S. Hu，AIP.CP649，III ICPDP，（2002）p121]提出了一个时间相关的非线性模型，该模型描述了不稳定性导致的空隙。我们增加了这个模型，将晶粒漂移和取代离子拖曳力的Khrapak等人，呈球形结构。已经揭示，空隙形成是阈值现象，即，这取决于颗粒大小。此外，空隙具有尖锐的边界，超过该边界灰尘密度下降，并且可以呈现波纹状外观。对于更高的晶粒尺寸值，使用两种离子拖曳力导致相同尺寸的空隙，尽管对于小尺寸的晶粒，Avinash力驱动更高尺寸的空隙。
2006-10-29 physics.plasm-ph physics.space-ph
Interaction of upper hybrid waves with dust-ion-magnetoacoustic waves and stable two-dimensional solitons in dusty plasmas
本研究针对磁化尘埃等离子体中高杂波与DIMA波的相互作用，推导含标量和矢量非线性的二维方程组，得到不稳定性阈值与增长率，通过数值方法发现非单调剖面的二维稳定孤子，揭示非局域非线性对基态稳定性的作用。
2025-01-13 nlin.PS physics.plasm-ph
A dusty plasma model for vortex structure in Jupiter atmosphere
以无限流动等离子体中的静电束缚带电尘埃云为原型，研究了自然界中各种驱动耗散复杂流动系统在木星大气中自组织涡旋的结构变化.使用二维流体动力学模型，稳态流动的解决方案，得到的体积驱动的尘埃云在一个有界域的纵横比为1.5相关的GRS的当前大小和驱动剪切离子流类似的一部分纬向射流流经GRS。这些非线性解揭示了实验室实验中稳定驱动的尘埃环流与木星大气涡旋之间的许多相似特征。从连续的结构变化开始，围绕GRS和白色椭圆的均匀涡度的静止内部的高速领环的持久性被解释为与运动粘度而不是驱动场相关的内部性质的变化的结果。这一分析也揭示了驱动场、边界和动力学参数在决定木星大气中涡旋的特征大小、强度、环流方向和漂移以及自然界中其他相关的驱动耗散流系统中的作用。
2018-11-22 physics.flu-dyn physics.plasm-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
3-Dimensional Dusty Plasma in a Strong Magnetic Field: Observation of Rotating Dust Tori
本文研究了强磁场中三维尘埃等离子体的动力学。由射频放电中的导电或非导电环产生的静电势阱限制了带电的灰尘颗粒。在没有磁场的情况下，尘埃颗粒表现出围绕其平衡位置的热运动。当磁场穿过阈值（B $>$ 0.02 T）时，边缘颗粒开始旋转并在垂直平面中形成涡流。同时，中心区域颗粒在水平面内表现出热运动或$\vec{E} \times \vec{B}$运动。在B $>$ 0.15 T时，中心区域的尘埃颗粒开始反向旋转，在垂直面内形成一对反向旋转的涡旋。涡旋对的特性随着磁场强度的增加而改变（B $\sim$ 0.8 T）。在B $>$ 0.8 T时，尘埃颗粒在旋转环中表现出非常复杂的运动。旋转粒子的角频率变化表明了涡旋中的差动或剪切尘埃旋转。当磁场从0.05 T增加到0.8 T时，角频率随磁场的增加而增加.离子拖曳力和尘埃电荷梯度与电场一起被认为是驱动边缘涡流和中心区涡流运动的可能能量来源。旋转的方向也证实了造成涡旋运动的不同能量来源。
2020-05-08 physics.flu-dyn 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
On the Wake Structure in Streaming Complex Plasmas
复杂（尘埃）等离子体的理论描述需要多尺度的概念，充分纳入相关的相互作用的电子和离子，中性粒子和尘埃颗粒。已知有效的尘埃-尘埃相互作用，多尺度问题可以有效地减少到一个单组分等离子体模型的尘埃子系统。本出版物的目标是通过两种互补方法系统地评估在流动等离子体环境中存在的尘埃颗粒周围的静电势分布：（i）根据动态介电函数对动态屏蔽库仑势进行高精度计算，以及（ii）全三维粒子模拟，其自洽地包括动态颗粒充电和非线性效应。这两种方法的适用性是解决。
2012-03-03 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
Dust ion acoustic solitary structures at the acoustic speed in presence of nonthermal electrons and isothermal positrons
Sagdeev赝势技术和Das等人[J.Plasma Phys.78，565（2012）]开发的解析理论已被用于研究由带负电荷的静态尘埃颗粒、绝热暖离子、非热电子和等温正电子组成的无碰撞非磁化尘埃等离子体中声速下的尘埃离子声孤波结构。本系统在声速下支持正势孤波和负势孤波，但在声速下不支持极性相反的孤波结构共存。该系统在声速下也支持负势双电层，但不支持正势双电层。虽然在超声速下系统支持正势超孤子，但在声速下不存在任何极性的超孤子。孤波结构的成分参数空间和描述尘埃离子声波在声速的非线性行为的动力系统的相图的帮助下进行了研究。对于无正电子时，在声速下存在负势双电层和负势超孤子的情况，利用相图讨论了在声速下双电层形成后超孤子向孤子转变的机制.利用相图分析了声速孤立波结构与超声速孤立波结构的区别。
2018-01-20 physics.plasm-ph
Dust-acoustic rogue waves in an electron-positron-ion-dust plasma medium
本文对四组分尘埃等离子体介质中的尘埃声波进行了精确的理论研究，该介质中含有惯性绝热尘埃颗粒和无惯性分布的$q$电子以及等温离子和正电子。利用约化微扰技术导出的非线性薛定谔方程（NLSE）的非线性和色散参数，识别了行波的稳定和不稳定参数区域，以及在不稳定参数区域中伴随的DA流氓波（DARW）。研究了轻正电子和大质量尘埃粒子对与DAW相关的DARW振幅和宽度的影响。我们目前的调查结果可能是有用的理解不同的非线性静电现象在空间和实验室等离子体。
2019-10-06 physics.plasm-ph
