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
Particle Velocity Distributions in Developing Magnetized Collisionless Shocks in Laser-Produced Plasmas
我们提出了第一个实验室观测的时间分辨的电子和离子的速度分布形成，磁化无碰撞冲击。利用探测激光束的汤姆逊散射观测了激光驱动的超音速活塞等离子体膨胀通过磁化环境等离子体的相互作用。从汤姆逊散射光谱，我们测量时间分辨的电子密度，温度和离子流速，以及空间分辨的磁场从质子照相。我们观察到的直接证据的清扫和加速周围的离子，磁场压缩，和随后的变形的活塞离子流，关键步骤在冲击波形成。甚至在冲击波完全形成之前，我们就观察到了与活塞离子堆积有关的强烈的密度压缩和电子加热。结果表明，实验室实验可以探测与无碰撞冲击有关的粒子速度分布，从而补充航天器飞行任务进行的类似测量。
2018-11-15 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
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
The structure of 3D collisional magnetized bow shocks in pulsed-power-driven plasma flow
我们调查三维弓形冲击高度碰撞磁化铝等离子体中，在烧蚀阶段产生的爆炸线阵列的MAGPIE设施（1.4 MA，240 ns）。从金属丝阵列烧蚀等离子体产生径向发散的超音速（$M_S \sim 7$）、具有冻结磁通量（$R_M \gg 1$）的超阿尔文（$M_A > 1$）磁化流。这些气流与放置在气流中的感应探头碰撞，感应探头既作为产生磁化弓形激波的障碍物，又作为平流磁场的诊断。沿两条正交视线的激光干涉法被用来测量线积分电子密度。由于等离子体的电阻扩散长度与探针的尺寸相当，磁场从激波前沿的离子流体中扩散出来，产生流体动力激波，其结构由音速马赫数决定，而不是流的磁声马赫数。使用电阻性磁流体动力学（MHD）代码MIGON进行的3D模拟证实了这一点，但低估了在实验弓形激波形状中观察到的各向异性，这表明非MHD机制可能对修改激波结构很重要。
2022-08-09 physics.plasm-ph
Arbitrary amplitude ion acoustic solitary structures in a collisionless magnetized plasma consisting of nonthermal and isothermal electrons
利用Sagdeev赝势方法研究了在均匀静态磁场中由绝热热离子、等温冷电子和非热电子组成的无碰撞磁化等离子体中的任意振幅离子声孤子、双电层和超孤子.我们已经使用的相图的动力学系统描述的非线性行为的离子声波，以确认存在不同的孤立结构。通过只考虑$θ$的变化，我们还研究了不同孤立子结构的转变：孤立子（双层形成前）$\rightarrow$双层$\rightarrow$超孤立子$\rightarrow$孤立子（双层形成后），其中$θ$是外部均匀静态磁场的方向与波的传播方向之间的夹角。
2019-12-26 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
Shock waves in a rotating non-Maxwellian magnetized dusty plasma
本文建立了一个理论模型，研究了在快、慢时间尺度下粘性、磁化和旋转尘埃等离子体中尘埃声激波的特性。本文用约化摄动法导出了尘埃非活动和动态（快、慢时间尺度）两种情况下的非线性Zakharov-Kuznetsov（ZK）方程。电子和离子都服从Kappa/Cairns分布。据观察，粘性在这两种情况下，当灰尘是在背景和活动起着关键的作用，在耗散的声冲击的传播。色散项是由磁场和旋转引起的。研究发现，超高温和等离子体的粘性对激波的形成有重要影响。本研究可能有助于理解特定实验中的旋转等离子体。
2020-02-27 physics.plasm-ph
Experimental observation of drift acoustic cnoidal waves in a magnetized plasma
Institute for Plasma Research, HBNI（等离子体研究所，HBNI）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University（哥伦比亚大学天体物理实验室，哥伦比亚大学）
研究在高离子-中性碰撞性磁化等离子体中观测到强背景密度梯度和显著ExB速度剪切下的非线性相干结构，发现漂移声波的高幅密度波动及周期锯齿状波形，通过cnoidal函数描述，为非线性演化和饱和提供新见解。
2026-04-21 physics.plasm-ph
Effect of Landau damping on alternative ion-acoustic solitary waves in a magnetized plasma consisting of warm adiabatic ions and non-thermal electrons
Bandyopadhyay和Das [Phys. Plasmas，9，465-473，2002]已经导出了磁化等离子体中的离子声波的非线性宏观演化方程，该磁化等离子体由暖绝热离子和非热电子组成，包括Landau阻尼效应。本文还导出了当上述宏观演化方程的非线性项系数为零时，相应的非线性演化方程，用修正的宏观演化方程描述了离子声波的非线性行为。但是他们没有考虑系数非常接近于零的情况。这就是本文所考虑的情况，我们导出了相应的包含朗道阻尼效应的演化方程。最后，得到了这种宏观演化的孤立波解，发现其振幅随时间缓慢衰减。
2015-07-24 physics.plasm-ph
Three-dimensional modulation instability of dust-ion-acoustic waves and rogue waves in warm nonthermal magnetized plasmas
本研究针对含非热电子与正电子的暖磁化复杂等离子体，用约化微扰法推导(3+1)维非线性薛定谔方程，分析三维尘埃离子声波调制不稳定性与怪波的参数依赖及应用意义。
2023-06-09 physics.plasm-ph
Generation and Evolution of High-Mach Number, Laser-Driven Magnetized Collisionless Shocks in the Laboratory
激波的作用是将进入的超音速流转化为热量，在无碰撞等离子体中，激波层通过集体电磁效应在动力学等离子体尺度上形成。在许多空间和天体物理系统中都观察到了这些无碰撞冲击[Smith 1975，Smith 1980，Burlaga 2008，Sulaiman 2015]，并被认为将粒子（包括宇宙射线）加速到极高的能量[Kazanas 1986，Loeb 2000，Bamba 2003，Masters 2013，Ackermann 2013]。特别重要的是高马赫数、超临界激波类[Balogh 2013]（$M_A\gtrsim4$），其必须将大量的粒子反射回上游以适应熵产生，并且在这样做的过程中播种了提出的粒子加速机制[Blandford 1978，McClements 2001，Caprioli 2014，Matsumoto 2015]。在这里，我们提出了第一个实验室一代的高马赫数磁化无碰撞冲击，通过相互作用的扩展激光驱动的等离子体与周围的磁化等离子体。等离子体密度和磁场的时间分辨二维成像显示了在磁声马赫数$M_{ms}\approx12$下传播的超临界激波的形成和演化。由实验数据约束的Particle-in-Cell模拟详细地显示了激波的形成、C $^{+6}$和H $^{+1}$离子在多物种环境等离子体中的单独反射动力学以及激波层中的密度和磁场压缩和过冲。该实验平台的开发补充了目前的遥感…
2016-10-20 physics.plasm-ph
Dust-ion-acoustic shock waves in magnetized plasma having super-thermal electrons
本文研究了尘埃离子声激波（DIASHW）在含有无惯性超热电子、惯性暖正离子和负尘埃颗粒的三分量磁化等离子体中的传播。用约化摄动法导出了Burgers方程。在考虑惯性暖正离子和负尘埃粒子的情况下，数值模拟了超热电子存在时的正激波和负激波结构。研究了倾斜角（$δ$）、光谱指数（$κ$）、运动粘度（$η$）、等离子体种类的数密度和电荷状态对DIASHW形成的影响。结果表明，正激波势和负激波势均随倾斜角的增大而增大。正、负激波的振幅大小不受等离子体运动粘度的影响，但正、负激波的陡度随等离子体运动粘度的变化而减小。我们的研究结果在空间和实验室等离子体的影响进行了简要讨论。
2021-04-08 physics.plasm-ph
Experimental observations of detached bow shock formation in the interaction of a laser-produced plasma with a magnetized obstacle
由具有活跃发电机的行星（如地球）产生的磁场可以施加足够的压力来对抗超音速恒星风等离子体，导致在磁层顶上游或压力平衡表面形成直立弓形激波。研究流入的太阳风模拟物与强外部磁场的相互作用的按比例的实验室实验是研究磁层物理学和补充现有模型的一种有前途的新方法，尽管达到有利于磁化激波形成的制度在实验上具有挑战性。本文介绍了在OMEGA激光装置上，在超音速、超Alfvénic等离子体与强磁化障碍物的相互作用中形成磁化弓形激波的实验证据。太阳风模拟是由两个反向传播的激光驱动等离子体羽流的碰撞和随后的膨胀产生的。被磁化的障碍物是一根细电线，由强电流驱动。利用FLASH程序进行流体动力学模拟，预测碰撞等离子体源满足弓形激波形成的条件。空间分辨，光学汤姆逊散射措施的电子数密度，和光发射线提供了一个测量等离子体温度，从中我们推断出一个快速的磁声冲击的存在远远上游的障碍。质子图像提供了一个措施的大尺度功能的磁场拓扑结构，并重建路径集成磁场地图从这些图像表明形成的弓冲击上游的电线和作为一个瞬态磁层顶。我们比较功能的重建领域的二维MHD模拟系统。
2022-01-10 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
Ion-acoustic shock waves in a magnetized plasma featuring super-thermal distribution
该研究用约化微扰法推导磁化成对离子等离子体中的 Burgers 方程，揭示超热电子和正电子条件下倾角、离子黏度及质量对正、负离子声激波的影响。
2021-04-14 physics.plasm-ph
Nucleus-acoustic solitary waves and double layers in a magnetized degenerate quantum plasma
用约化微扰方法研究了四分量磁化简并量子等离子体系统（包含非简并惯性轻核、非相对论和超相对论简并电子和正电子以及不动重核）中的核声（NA）孤波（SW）和双层（DL）性质.导出了Korteweg-de Vries（K-dV）、修正K-dV（MK-dV）和Gardner方程，以研究NA SW和DL的基本特征（即幅度、速度和宽度）。结果表明，超相对论简并电子和正电子、稳定重核、外加磁场（不均匀性）等的影响显著地改变了NASW和DLs的基本特征.指出了与白矮星和中子星等天体物理致密天体相关的NASW和DLs的基本特征和物理基础。
2017-07-18 physics.plasm-ph
Resistive diffusion and radiative cooling effects in magnetized oblique shocks
本文在COBRA脉冲功率装置上通过铝爆炸丝阵列产生超阿尔芬速度等离子体流，经有角度障碍物偏转形成垂直型磁化斜激波，实验发现其激波角更浅、密度压缩更高，需用同时包含电阻扩散和辐射冷却的模型才能解释。
2025-08-18 physics.plasm-ph
Enhanced Magnetic Field Amplification by Ion-Beam Weibel Instability in Weakly Magnetized Astrophysical Shocks
本文研究弱磁化激波中离子束韦贝尔不稳定性，发现背景磁场会显著影响其演化，并通过粒子模拟揭示磁化电子情形下存在类发电机磁场放大机制，最终引发自发磁重联，适用于年轻超新星遗迹激波。
2023-12-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Investigating particle acceleration dynamics in interpenetrating magnetized collisionless super-critical shocks
碰撞无碰撞激波出现在各种各样的天体物理现象中，被认为是宇宙中粒子加速的可能来源。我们以前研究过单个超临界激波（其磁声马赫数高于临界值2.7）（Yao等人，2021，2022）以及两个亚临界激波碰撞（Fazzini等人，2022）引起的粒子加速。在这里，我们建议对来自互穿超临界冲击的加速粒子进行测量，以观察这种事件的“锁相效应”（Fazzini et al. 2022）。与单一超临界无碰撞冲击相比，这种效应预计将显著提高能量化离子的能谱。因此，我们预计，在拟议的实验中获得的结果可能会对我们理解宇宙中粒子的离子加速的一种主要来源（热离子的加速，而不是已经充满能量的离子的二次加速机制）产生重大影响。
2022-08-12 physics.plasm-ph
Modulation instability of obliquely propagating ion acoustic waves in a collisionless magnetized plasma consisting of nonthermal and isothermal electrons
本文研究了由绝热温离子和两种不同种类的电子组成的无碰撞磁化温等离子体中斜传播离子声波的调制不稳定性。本文用标准约化微扰法导出了一个描述离子声波非线性振幅调制的非线性薛定谔方程，该方程满足离子声波与均匀静态磁场方向成任意角度传播时的色散关系。本文研究了两个非线性薛定谔方程$-$之间的对应关系，一个方程描述了沿任意方向传播的离子声波对磁场方向的振幅调制，另一个方程描述了沿磁场方向传播的离子声波的振幅调制。导出了调制离子声波的不稳定性条件和最大不稳定性增长率。我们已经看到，不稳定性的最大增长率的存在区域随着磁场强度值的增加而减小，而不稳定性的最大增长率的存在区域随着$\cos θ$的增加而增加，其中$θ$是离子声波与外部均匀静态磁场的传播角度。同样，不稳定性的最大增长率随着$\cos θ$的增加而增加，并且不稳定性的最大增长率也随着$β_{e}$的增加而增加，直到波数的临界值，其中$β_{e}$是与较热电子种类的非热分布相关联的参数。
2019-06-25 physics.plasm-ph
Dust acoustic wave in a strongly magnetized pair-dust plasma
证明了强磁化电子-正电子（对）-尘埃等离子体中尘埃声波的存在。在尘埃中，回复力来自于无惯性的电子和正电子的压力，尘埃质量提供了惯性。这种波在天体物理学环境中可能会引起人们的兴趣，比如超新星和超新星，以及实验室等离子体中强激光束引起的星团爆炸。
2005-03-03 astro-ph physics.plasm-ph
Detailed characterization of laboratory magnetized super-critical collisionless shock and of the associated proton energization
无碰撞冲击在宇宙中无处不在，并负责产生非热粒子和高能辐射。在系统中没有粒子碰撞的情况下，理论工作表明，膨胀等离子体与预先存在的电磁结构（如在我们的情况下）的相互作用能够引起能量耗散并允许激波形成。冲击波的形成也可以发生在两个等离子体相互作用时，通过微观不稳定性诱导电磁场，电磁场又能够介导能量耗散和冲击波的形成。使用我们的平台，我们耦合的高功率激光（JLF/泰坦在LLNL和LULI 2000）与高强度磁场诱导的快速膨胀等离子体，我们已经研究了磁化无碰撞冲击波的产生和相关的粒子的碰撞。我们已经把这种冲击波描述为无碰撞和超临界的。本文报道了在不同的环境等离子体和B场条件下，对实验中等离子体密度、温度、电磁场结构和粒子数的测量结果。我们还模拟了形成的冲击，使用宏观流体动力学模拟和相关的粒子加速使用动力学粒子在细胞模拟。作为\citet{yao2020laboratory}的配套文件，在这里，我们展示了实验和模拟的额外结果，提供更多的信息来重现它们，并证明了我们解释的质子加速机制的鲁棒性是冲击冲浪加速。
2021-04-25 physics.plasm-ph
Exchange effects in magnetized quantum plasmas
我们将包括库仑交换相互作用在内的多粒子量子流体力学应用于磁化量子等离子体。我们考虑了库仑交换作用影响下的一些波动现象。由于库仑交换作用对纵波和横纵波都有影响，我们着重研究了非等温磁化等离子体中的朗缪尔波、Trivelpiece-Gould波、离子声波、低频纵向离子声波和低频电磁波在$T_{e}\gg T_{i}$中的色散。数值模拟了不同类型波的频散特性。
2014-05-24 physics.plasm-ph
Relativistic Collisionless Shocks in Inhomogeneous Magnetized Plasmas
全动力学模拟显示，上游动力学尺度密度扰动可使磁化相对论无碰撞激波恢复粒子加速能力，并产生影响耀变体偏振的大尺度磁结构。
2023-04-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Theoretical and numerical investigation of the shock formation of dust ion acoustic waves
本文对尘埃等离子体中大振幅尘埃离子声波（DIAWs）的自陡和激波形成进行了理论和数值研究。我们比较了非色散两种流体模型，它预测形成大振幅压缩和稀疏尘埃离子声（DIA）冲击，与弗拉索夫/流体模拟离子动力学处理，而玻尔兹曼分布假设的电子。
2004-10-12 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
Particle acceleration at magnetized, relativistic turbulent shock fronts
本文首次通过模拟证明，在轻度相对论性磁化正负电子对激波中，强湍流可在超光速位形下重新激活粒子加速，并产生幂律谱，且高磁化时湍流随机加速可取代激波加速。
2023-07-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Expansion of a radially symmetric blast shell into a uniformly magnetized plasma
用二维粒子模拟方法研究了热压力驱动的径向爆炸壳体在稀薄环境等离子体中的膨胀过程。目的是确定层流冲击是否形成在无碰撞等离子体中，类似于它们的磁流体动力学对应物。环境等离子体由温度为2 keV的电子和冷的完全电离的氮离子组成。它被空间均匀的磁场所渗透。在受冲击的环境介质和原始环境介质之间形成前向激波，随着激波传播角度相对于磁场的增加，前向激波从离子声激波经过慢磁声激波再到快磁声激波。与磁场斜向传播的慢磁声激波变为垂直传播方向的切向不连续，这与磁流体动力学模型一致。膨胀的爆炸外壳对磁场的驱逐触发了电子回旋漂移不稳定性。
2018-05-08 physics.plasm-ph
Perpendicular relativistic shocks in magnetized pair plasma
利用二维Particle-in-Cell模拟方法研究了磁化对等离子体中的垂直相对论（$γ_0=10$）激波。一个系统的调查，从非磁化到强磁化的冲击，准确地捕捉从韦贝尔介导的磁反射形冲击的过渡。发现这种转变发生在上游流动磁化$10^{-3}<σ<10^{-2}$，在该磁化强度下，在前体中观察到强的垂直净电流，从而驱动所谓的电流不稳定性。讨论了该激波的全球结构和激波形成时间。除了$10^{-4} < σ< 10^{-2}$的计算结果与数值计算结果有10%的偏差外，MHD激波跳跃条件与数值计算结果符合得很好。粒子前体长度在中间磁化下朝向注入上游磁场中的粒子的拉莫尔半径收敛。对于$σ>10^{-2}$，它让位于一个纯粹的电磁前兆，这是由激波阵面处的电磁波的强发射引起的。粒子加速被发现是有效的弱磁化垂直冲击与以前的工作，并完全抑制$σ> 10^{-2}$。只有在弱磁化冲击中才能观察到扩散冲击加速度，而在中等磁化强度下则证明了冲击漂移加速度的主要贡献。从模拟中提取的空间扩散系数，允许更深入地了解自洽粒子运动学和尺度与弱磁化冲击中的粒子能量的平方。这些结果对活动星系核喷流内部激波和脉冲星风星云终止激波中的粒子加速有影响。
2018-04-24 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.plasm-ph
Linearly-polarized Coherent Emission from Relativistic Magnetized Ion-electron Shocks
本研究通过超大规模相对论性磁化离子-电子激波模拟，发现高效激发的强线偏振相干辐射及偏振角摆动，可为FRBs亮度与重复暴偏振特征提供激波起源解释。
2023-11-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Dependence of Particle Acceleration Efficiency on Shock Velocity in Weakly Magnetized Electron-Ion Shocks
Columbia University（哥伦比亚大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Flatiron Institute（平托研究所）
研究弱磁化准平行激波中粒子加速，利用二维粒子模拟，发现离子加速效率与激波速度关系及两种主导机制差异，电子加速效率强烈依赖激波速度，还探讨了结果在相关天文现象中的应用。
2026-07-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Mildly relativistic magnetized shocks in electron-ion plasmas -- II. Particle acceleration and heating
本文用前所未有的高分辨率二维粒子模拟方法研究了电子-离子等离子体中弱相对论磁化冲击下粒子的加速和加热。电子在冲击波处被超绝热加热，并且从质子到电子的大部分能量转移发生在冲击波处或冲击波下游。我们是第一个证明，冲击波涟漪是至关重要的电子在冲击波。它们与质子的比例远低于均分。下游的电子光谱近似热与有限的超热幂律分量。我们的研究结果进行了讨论的背景下，尾流场加速和建模的电磁辐射耀变体核心。
2021-01-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonrelativistic parallel shocks in unmagnetized and weakly magnetized plasmas
我们提出的2D3V粒子在细胞模拟的非相对论性等离子体碰撞与不存在或平行的大规模磁场的参数适用于年轻的超新星遗迹的条件。我们研究了不同密度的等离子体板的碰撞，导致两个不同的冲击和接触不连续性。电子动力学在系统的发展过程中起着重要的作用。虽然非相对论性冲击在未磁化和磁化等离子体中都可以由韦伯型不稳定性介导，但当存在大尺度磁场时，冲击形成过程的效率更高。正向和反向冲击下游的电子分布通常是各向同性的，而离子的情况并非总是如此。我们没有看到任何显著的证据，无论是在电子人口，也不是在离子分布的预加速。
2012-09-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Corrugation of relativistic magnetized shock waves
当冲击波阵面与湍流相互作用时，它会发展出湍流，从而在下游等离子体中诱导出出射波模式。对于快激波，入射波模式可以是来自下游的快磁声波，超过激波，或者是上游等离子体漂移通过激波的本征模式。本文用相对论磁流体动力学中的线性微扰理论，对相对论磁化快激波与小振幅扰动相互作用所产生的微扰进行了一般性分析。传递函数表征的线性响应的每一个传出模式计算作为上游介质的磁化的函数和作为传入波的性质的函数。有趣的是，如果后者是一个本征模式的上游等离子体，我们发现，存在一个共振，在该（线性）响应的冲击变得很大，甚至发散。这一结果可能对天体物理相对论磁化冲击波的现象学产生深远的影响。
2016-07-04 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
Coherent Electromagnetic Emission from Relativistic Magnetized Shocks
相对论磁化激波是一种自然的相干辐射源，为快速射电暴（FRB）提供了一种合理的辐射机制。我们提出了第一性原理的三维模拟，提供了必要的信息FRB模型的基础上冲击：发射效率，频谱和偏振。模拟的激波在具有磁化$σ>1$的$e^\pm$等离子体中传播。测得的激波能量转化为相干辐射的分数为$\simeq 10^{-3} \, σ^{-1}$，波谱的能量携带波数为$\simeq 4 \,ω_{\rm c}/c$，其中$ω_{\rm c}$是上游陀螺频率。由激波发射的O模和X模能量通量的比率为$\simeq 0.4\,σ^{-1}$。X模式在$σ\gg 1$中的优势特别强，在$2\,ω_{\rm c}$周围的光谱带中接近100%。我们还提供了X-和O-模式的发射机制的详细描述。
2021-07-02 astro-ph.HE 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
Ion-acoustic shocks with reflected ions: modeling and PIC simulations
非相对论性无碰撞激波广泛存在于空间和天体物理等离子体中，被称为高效的粒子加速器。然而，我们对无碰撞冲击的理解，包括它们的结构和它们加速粒子的机制仍然不完整。我们在这里提出的结果的数值模拟的离子声碰撞无冲击的基础上的一维（1D）动力学近似的电子和离子与一个真正的质量比。特别强调的是作为冲击耗散的主要驱动程序的冲击反射离子。根据激波参数研究了反射效率、反射粒子速度分布和激波静电结构。本文讨论了粒子加速在地球物理和天体物理冲击中的应用。
2015-03-26 physics.plasm-ph
A Field-Particle Correlation Analysis of a Perpendicular Magnetized Collisionless Shock: I. Theory
无碰撞激波通过将入射超音速等离子体流的能量不可逆地转换为其他形式，包括等离子体热、粒子加速和电磁场能量，在空间和天体物理等离子体中发挥着重要作用。在这里，我们提出了一个理想化的垂直磁化无碰撞冲击场粒子相关技术的应用，以了解能量的传入流到离子和电子能量通过结构的冲击。拉格朗日的观点以下的粒子轨迹，和欧拉的观点观察粒子的分布的净能量之间的连接，阐明了能量传递机制。使用场-粒子相关分析，我们确定的速度-空间签名的冲击漂移加速的离子在冲击脚，以及绝热电子加热通过冲击斜坡的速度-空间签名。
2021-05-26 physics.plasm-ph physics.space-ph
A Field-Particle Correlation Analysis of a Perpendicular Magnetized Collisionless Shock
利用场-粒子关联技术，我们研究了垂直磁化无碰撞激波的1D-2 V连续介质Vlasov-Maxwell模拟中的粒子相互作用。场-粒子相关技术与弗拉索夫方程直接离散化提供的粒子分布函数的高保真度表示相结合，使我们能够确定电磁场与相空间中粒子之间能量交换的细节。我们确定的速度空间签名的冲击漂移加速的离子和绝热加热的电子，由于垂直碰撞无冲击通过构建一个简化的模型，所需的最小成分，以产生所观察到的电子签名的自洽弗拉索夫-麦克斯韦模拟。因此，我们能够完全描述这里考虑的垂直无碰撞冲击的能量转移，并提供预测的应用领域粒子相关技术的航天器测量的无碰撞冲击。
2021-05-26 physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonplanar ion-acoustic subsonic shock waves in dissipative electron-ion-pcd plasmas
考虑了在空间和实验室等离子体中观测到的耗散电子-离子-pcd（正电荷尘埃）等离子体。本文用约化摄动法导出了修正的Burgers方程，研究了非平面圆柱形和球形离子声亚音速激波的基本特征。据发现，固定的pcd物种的离子声波的相速度降低，因此支持亚音速冲击波由于运动粘度（作为耗散源）的离子物种。观察到圆柱和球形亚音速激波随时间的演化非常显著，球形激波结构的时间演化比圆柱激波快。讨论了工作结果对空间和实验室等离子体的影响。
2020-09-28 physics.plasm-ph
Nonlinear dust-acoustic solitary waves and shocks in dusty plasmas with a pair of trapped ions
本文研究了非磁化尘埃等离子体中小振幅尘埃声孤波和激波的传播特性。利用标准约化摄动方法，采用两种不同尺度的拉伸坐标，导出了复Korteweg-de Vries（KdV）方程和复Burgers方程形式的DA SW和激波演化方程。分析和讨论了尘埃电荷变化、尘埃热压力、正负离子数密度比以及自由离子温度与俘获离子温度对慢波和激波轮廓的影响。
2017-07-01 physics.plasm-ph
Radiation Reaction effects on Coherent Emission in Relativistic Magnetized Shocks
State Key Laboratory of Ultra-intense Laser Science and Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）；South-Western Institute for Astronomy Research, Yunnan Key Laboratory of Survey Science, Yunnan University（云南大学）
通过粒子模拟研究辐射反作用效应对相对论磁化激波中电子动力学和相干辐射的影响，发现其抑制电子能量、增强辐射强度并改变频谱特征，可能与快速射电暴观测现象相关。
2026-06-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Full particle-in-cell simulation of the interaction between two plasmas for laboratory experiments on the generation of magnetized collisionless shocks with high-power lasers
采用一维粒子模拟方法，对强激光产生磁化无碰撞激波的实验室实验进行了初步的数值实验。本文研究了运动的铝等离子体和静止的氮等离子体之间的相互作用。在数值实验中，氮等离子体是未磁化的或被一个弱的外部磁场磁化。由于先前的研究表明由于Biermann电池在活塞（铝）等离子体中产生自发磁场，因此磁场的效果是令人感兴趣的。当两个等离子体中的一个被磁化时，在两个等离子体之间的界面附近观察到电子密度和磁场的急剧跳跃，这表明切向电子-磁流体动力学间断的形成。当铝等离子体被磁化时，氮离子在铝等离子体区回旋时，铝等离子体的密度和磁场都发生了强烈的压缩。激波下游的形成由激波跳跃条件指示。结果表明，活塞（铝）等离子体中的自发磁场在垂直无碰撞激波的形成中起着至关重要的作用。
2019-02-09 astro-ph.HE 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
Kinetic Simulations of Strongly-Magnetized Parallel Shocks: Deviations from MHD Jump Conditions
激波是天体物理等离子体系统中普遍存在的一种现象，也是能量耗散和传递的重要过程。这些冲击波的物理经常被视为/模拟为碰撞，流体MHD不连续性，尽管事实上，许多冲击发生在无碰撞制度。有鉴于此，使用完全动力学，非相对论，平行传播的电子-正电子等离子体组成的无碰撞冲击的三维模拟，我们详细的偏差无碰撞冲击形式MHD预测不同的磁化/Alfvénic马赫数，特别关注系统的Alfénic马赫数远小于声波马赫数。我们表明，冲击压缩比降低足够大的上游磁场，与Bret & Narayan（2018）的预测一致。此外，我们还研究了磁场强度对冲击波阵面宽度的影响。这项工作加强了越来越多的工作，这些工作表明，仅用流体等离子体描述来建模许多天体物理系统忽略了潜在的重要物理。
2021-10-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Mechanism of generating collisionless shock in magnetized gas plasma driven by laser-ablated target plasma
本文利用一维全粒子模拟研究了激光烧蚀靶等离子体驱动磁化气体等离子体产生无碰撞激波的机制，发现前驱波对种子激波的形成至关重要，且其起源依赖于靶等离子体注入时间。
2024-11-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Head-on collision of ion acoustic shock waves in collisionless plasma with pair-ions and electrons
研究了由正负离子和电子组成的非磁化无碰撞等离子体系统中离子-声冲击波（IASW）的迎头碰撞及其对冲击波（单调和振荡）形成和相移的影响。孤子解是从双侧Korteweg-de Vries Burger（KDVB）方程导出的。采用扩展的Poincare-Lighthill-Kuo（ePLK）方法得到KdVB方程。假设负离子是不动的，电子在等离子体中遵循玻尔兹曼能量分布。等离子体的参数，如密度比和运动粘度的静电激波轮廓，相移，振幅，形成的冲击（单调和振荡），以及对孤立子的解决方案的影响进行了研究。结果表明，正负离子的密度比对冲击波的形成和碰撞后的相移起着至关重要的作用。
2018-06-06 physics.plasm-ph
Overstability of acoustic waves in strongly magnetized anisotropic MHD shear flows
本文对具有速度剪切和强磁场的各向异性MHD流中扰动模的线性稳定性进行了分析。无碰撞或弱碰撞等离子体的16动量MHD流体封闭模型内描述，它不仅考虑到压力各向异性的影响，但也各向异性的热通量的影响。该模型将低频声波分解为标准声模、高频快热声波和低频慢热声波。结果表明，当热流参数超过某个临界值时，热声波变得不稳定并呈指数增长。看来，速度剪切使热声波过稳定，即使在亚临界热流参数。因此，当热通量的影响不是深刻的声波将增长，由于速度剪切，而在超临界热通量的流动显示可压缩的热不稳定性。各向异性热不稳定性在天体物理环境中也很重要，它将限制低密度电离各向异性流所能维持的最大磁场值。
2015-12-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Dust ion-acoustic shocks in quantum dusty pair-ion plasmas
研究了尘埃离子声激波（DIAS）在四分量量子等离子体中的形成，四分量量子等离子体的成分是电子、正离子和负离子以及不动的带电尘埃颗粒。考虑了运动粘滞引起的耗散和电荷分离引起的色散以及玻姆势引起的量子隧穿效应。小振幅尘埃离子声波（DIAWs）的传播受Korteweg-de Vries-Burger（KDVB）方程控制，该方程不仅表现出振荡激波和单调激波，而且还依赖于量子参数H（电子等离子体激元与电子费米能量之比）和正负离子密度比。对于超过临界值的马赫数，可恢复大振幅定常激波。与小振幅激波不同，较小的粘性参数H和密度比可导致大振幅单调激波结构。这些结果对天体物理和激光等离子体研究具有重要意义。
2008-06-16 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
Modification of the formation of high-Mach number electrostatic shock-like structures by the ion acoustic instability
利用一维和二维粒子模拟方法研究了高马赫数下非磁化静电激波结构的形成。这些结构是通过两个相同的等离子体云的碰撞产生的，这些等离子体云由质量比为250的同等热的电子和离子组成。将碰撞速度相对于等离子体的初始离子声速的马赫数设定为4.6。这种高的马赫数使这种结构的形成延迟数十个逆离子等离子体频率。在1D模拟中观察到一对稳定的冲击状结构，这对结构逐渐演变为静电冲击。离子声不稳定性，它可以在2D模拟，但不是在1D的一个，竞争的非线性过程，产生这些结构。倾斜的离子声波使它们的电场破碎。大部分离子改变其速度的过渡层变宽，并且它们的速度变化减小。双层-冲击混合结构的发展。
2013-10-07 physics.plasm-ph
Experimental investigation of flow induced dust acoustic shock waves in a complex plasma
本文报道了在复杂等离子体中流动诱导的大振幅尘埃声激波（DASW）的实验观测。实验是在$Π$型直流辉光放电实验装置上进行的。通过调节泵送速度和进入装置的中性气体流来诱导粉尘流体的强超音速流。安装在阴极上的隔离铜线作为灰尘颗粒流动的潜在屏障。气体流量的突然变化被用来触发高速尘埃声冲击的发生，其动态被捕获的快速视频图片的演变结构。这些冲击的物理特性描绘通过参数扫描其动态特性的范围内的流速和潜在的山的高度。所观察到的冲击波的演变和它们的传播特性被发现比较以及基于修改后的Korteweg-de-Vries-Burgers型方程的模型数值结果。
2016-05-21 physics.plasm-ph
High-power laser experiment on developing supercritical shock propagating in homogeneously magnetized plasma of ambient gas origin
利用高功率激光实验，在均匀磁化的等离子体中形成了一个发展中的超临界无碰撞激波，该等离子体具有比以往实验更高的均匀性。环境等离子体不会被激光照射后早期产生的等离子体污染。虽然所观察到的发展中的冲击波不具有稳定的下游结构，它具有磁化超临界冲击波的一些特征，这是支持一维全粒子模拟考虑有限时间的激光-目标相互作用的影响。
2022-07-26 astro-ph.HE hep-ex physics.plasm-ph
