Ponderomotive forces in unmagnetized plasmas described by Kappa distribution functions
本研究分析了Kappa分布的无磁场等离子体中电磁波产生的有质动力，发现非热效应对空间部分影响可忽略，但时间因子仅由超热粒子引起，且磁场随偏离热平衡而增强。
2022-11-18 physics.plasm-ph
Ponderomotive forces on waves in modulated media
通过瞬时交叉相位调制的波的非线性相互作用可以以与高频电磁场中的有质动力波-粒子相互作用相同的方式被投射。当探测波的射线散射由第二调制波产生的下层介质的扰动时，就像带电粒子散射准周期场一样，有质动力效应出现。与点粒子动力学相似，它本身也被这个理论推广，导致了波操纵的新方法，包括光的不对称障碍。
2014-02-24 math-ph math.MP nlin.SI
Kinetic theory of electromagnetic ion waves in relativistic plasmas
本文导出了相对论冷等离子体中电磁离子波的动力学理论。宽带电磁离子波的动力学方程耦合到缓慢的密度响应，通过有质动力驱动的声学方程，如在电磁场振幅的线性项。调制不稳定性的增长率推导出一个任意频谱的波。单色和随机相位的情况下进行了研究。
2006-08-12 physics.plasm-ph
A self-consistent Hamiltonian model of the ponderomotive force and its structure preserving discretization
本文推导了有质动力与等离子体自洽耦合的一维哈密顿模型，并利用有限元外微积分谱元方法构造了保结构离散化，能精确保持Casimir不变量及能量。
2023-12-21 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Hollow Beam Optical Ponderomotive Trap for Ultracold Neutral Plasma
Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院高温联合研究所）
本文提出利用高功率CO₂激光驱动的空心光束电动力陷阱，通过分子动力学模拟展示其有效捕获超冷中性等离子体和瑞利德伯原子，且碰撞吸收可忽略，有助于提升反物质生产与储存。
2026-02-16 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Linear and nonlinear wave propagation in weakly relativistic quantum plasmas
我们考虑最近导出的弱相对论量子等离子体动力学模型。我们发现，在高密度和强磁场的情况下，自旋轨道相互作用和托马斯旋进的影响会改变磁化等离子体的线性色散关系.此外，研究了非磁化等离子体中电磁脉冲产生的有质动力。结果表明，在这种情况下，自旋-轨道相互作用总是对有质动力的量子部分做出重要贡献。
2012-09-20 physics.plasm-ph
Particle-in-Cell Simulations of Density Peak Formation and Ion Acceleration from Short Pulse Laser-Driven Ponderomotive Steepening
我们使用粒子模拟（PIC）和简单的分析模型来研究被称为有质动力陡峭化的激光-等离子体相互作用。当垂直入射的激光在等离子体的临界表面反射时，所产生的驻波电磁波通过有质动力修改电子密度分布，这在电子密度中产生由大约一半的激光波长分离的峰值。研究较少的是这种电荷不平衡如何加速离子朝向电子密度峰值，从而修改等离子体的离子密度分布。理想化的PIC模拟与一个扩展的欠密等离子体货架被用来隔离的离子密度峰值增长的动力学为42 fs脉冲从800 nm的激光强度为10 $^{18}$ W cm $^{-2}$。这些模拟表现出持续的纵向电场为200 GV m $^{-1}$，产生反蒸汽离子达到几千电子伏的能量人口。我们将这些模拟与理论模型进行比较，并探讨离子能量如何取决于等离子体密度和激光波长，脉冲持续时间和强度等因素。我们还提供了纵向电场的强度和密度峰值发展的近似时间尺度的关系。这些结论可能是有用的调查有质动力陡化的现象，在激光技术的进步，允许更短，更强的脉冲，在各种波长的产生。本文还讨论了这一结果与其他研究两个反向传播激光脉冲干涉的工作的相似之处。
2019-05-02 physics.plasm-ph
On the Attraction of Matter by the Ponderomotive Miller Force
波诱导物质引力是等离子体中电磁波有质动力强迫的一个独特方面。密勒力，有时也被称为梯度力，是一种特别有趣的力，因为作用在等离子体上的密勒力的方向和大小取决于波的频率。虽然等离子体通常被认为是气态形式，但固体也可以被视为等离子体，表示为固态等离子体。磁化固态等离子体中的波效应的第一个实验证明（伦德奎斯特，1949年，赫洛夫森，1950年）是在阿尔文（1942年）提出磁流体动力学（MHD）波可能存在之后。然而，从那时起，我们对MHD/Alfvén波的大部分知识基础都来自太空和实验室（气态）等离子体。因此，这是及时的，进一步研究的适用性e/m波有质动力强迫的固态等离子体。在这份报告中，我们讨论的有质动力米勒力的固态等离子体的适用性。在这个阶段，论文将是定性的，基于空间等离子体的理论发展。我们假设e/m波的能量和动量在构成固态等离子体的薄表面层中传递。米勒力是由表层中建立的波压梯度引起的。由于固体构成了一个耦合系统（晶格），密勒力将作用于物体中的所有原子，总的力受波输入功率的限制。从卡文迪什真空实验（Lidgren和Lundin，2010年）获得的实验结果的定量比较给出了令人惊讶的理论和实验之间的良好协议。为了进一步证明物质的e/m波吸引力，我们进行了模拟，考虑到测得的钟摆偏移。
2010-05-26 physics.plasm-ph
Flowing plasma rearrangement in the presence of static perturbing fields
本研究针对流动等离子体在静态扰动场中的重排问题，采用简化平板模型自洽求解槽纹型扰动下的电磁场与有质动力势，发现两类扰动模式及其在不同等离子体密度下的特性，证实有质动力势可作势垒或势阱，为磁约束增强提供理论依据。
2024-06-06 physics.plasm-ph
Variational Principles for Reduced Plasma Physics
描述低频等离子体动力学的简化方程在我们理解长时间尺度上的等离子体行为中起着重要作用。约化等离子体动力学的最古老的范例之一涉及在弱非均匀背景等离子体中带电粒子的振荡中心动力学（在慢时空尺度上）的有质动力哈密顿公式，该等离子体被具有快时空尺度的电磁场扰动。这些约化的等离子体方程在这里导出的情况下，弱磁化背景等离子体的李变换和变分方法。特别是，这两种方法被用来推导显式表达式的有质动力极化和磁化，出现在振荡中心的弗拉索夫-麦克斯韦方程组。
2008-12-15 physics.plasm-ph
Recoil Effects on Reflection from Relativistic Mirrors in Laser Plasmas
利用强激光脉冲在低密度等离子体中激发的强非线性朗缪尔波可以实现相对论反射镜。在从相对论镜反射时，入射光影响镜的运动。相应的反冲效应进行了研究分析和粒子在细胞模拟。研究发现，当入射电磁波的能量密度超过一定阈值时，相对论镜发生明显的反反应，分裂成多层电子层。得到了相对论反射镜的反射系数以及电场放大和电磁波频移的因子。
2019-12-25 physics.plasm-ph
Ponderomotive Acceleration by Relativistic Waves
本文研究等离子体中极端高强度电磁波下的有质动力加速，发现其能量增益与矢量势平方成正比，并探讨了与尾场加速共存及对宇宙射线和激光加速的意义。
2014-07-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Terahertz Radiation from Laser-Ionized Plasmas
激光等离子体相互作用的数值模拟表明轴向极化电磁脉冲（EMP）的产生，辐射的能量与等离子体频率确定的特征频率，在太赫兹范围内的典型的激光尾流场加速实验。这是证实了全二维电磁粒子在细胞模拟，以及由ponderomotively-driven简化模型，捕捉电磁脉冲生成的要素。当激光器的脉冲长度与等离子体波长匹配时，该脉冲到尾流场的部分能量损失与脉冲宽度无关，而到EMP的损失与脉冲宽度成反比。
2022-05-01 physics.plasm-ph
Integrating a ponderomotive guiding center algorithm into a quasi-static particle-in-cell code based on azimuthal mode decomposition
基于等离子体的加速（PBA）的高保真建模需要使用基于粒子细胞（PIC）方法的3D完全非线性和动力学描述。基于准静态近似（QSA）的三维粒子模拟算法已成功地应用于束-等离子体相互作用的有效模拟。在QSA-PIC算法中，等离子体对带电粒子束或激光驱动器的响应基于来自麦克斯韦方程组的QSA形式的自洽力来计算。然后，这些场用于使带电粒子束或激光向前推进大的时间步长。由于时间步长不受约束标准3D全电磁PIC码的常规Courant-Friedrichs-Lewy条件的限制，因此3D QSA-PIC码可以在性能上实现数量级的加速。最近，一种新的混合QSA-PIC算法，结合了另一种加速技术，称为方位傅立叶分解已被提出和实现。该混合算法将电磁场、电荷和电流密度分解为方位谐波，只需更新傅立叶系数，大大降低了算法复杂度。在全三维粒子模拟算法中模拟激光与等离子体的相互作用是非常昂贵的计算，由于要解决的物理尺度的巨大差异。在QSA中，激光器使用有质动力导引中心（PGC）方法建模。我们描述了如何实现一个PGC算法兼容的QSA PIC算法的基础上的方位角模式扩展。该算法允许时间步长大于细胞大小的数量级，它可以异步并行化。还描述了如何将其实现到利用方位角模式扩展QPAD的QSA PIC代码中的细节。
2022-09-08 physics.acc-ph physics.comp-ph 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
Kinetic Electrostatic Electron Nonlinear (KEEN) Waves and their Interactions Driven by the Ponderomotive Force of Crossing Laser Beams
我们已经发现，使用一维周期性的Vlasov-Poisson模拟，新的非线性，非平稳，稳定，长寿，相干结构的相空间，称为动力学静电电子非线性（KEEN）波。在一个特定的频率和波数下，在被认为存在于电子等离子体和电子声波频率之间的带隙内，在短时间内被驱动，KEEN波被认为是自洽形成的，并持续数千个等离子体周期。KEEN波由4个或更多个重要的锁相谐波模式组成，这些模式只有在足够强的驱动下才会持续存在。当两个或多个不同频率的信号被顺序驱动时，它们也会合并。然而，最终出现的稳定KEEN状态对它们的相对激发顺序高度敏感。KEEN波也与电子等离子体波（EPW）相互作用非常强烈，特别是当它们的谐波接近于在相同k下与EPW频率共振时。通常的假设是，只要在非磁化等离子体中存在足够大幅度的相干激光能量，电磁波和小行星辐射是电磁能量可以相干相互作用的唯一波，这一假设可能需要重新考虑。
2012-10-30 math-ph math.MP nlin.AO
Weibel instability in relativistic asymmetric electron positron plasma
我们考虑了相对论强电磁波与各向同性电子正电子等离子体相互作用的情况，即，我们考虑强度高达1021 W/cm ~ 2的短脉冲激光，其中光子密度为1030 cm ~ 3量级，电场强度E = 10^9 statvolt/cm。这种情况在天体物理和实验室等离子体中是可能的，这些等离子体受到强激光辐射，从而导致非热平衡场辐射。超强激光辐射与各向同性对等离子体的这种相互作用导致低频电磁EM波的产生，特别是准稳态磁场的产生。相对论性圆偏振横电磁波沿z轴传播时，产生有质动力，影响粒子沿其传播方向的运动。另一方面，粒子在传播方向上的运动由有质动力势定义。此外，色散关系的横向电磁波使用一个特殊的分布函数，它具有各向异性的形式，推导出，随后研究了一些特殊情况。在一般情况下，它示出的EM波的增长率强烈地依赖于它的强度。
2018-04-26 physics.plasm-ph
Inertial-Range Suppression and Ponderomotive Density Cavitation in Broadband Sub-Alfvénic Turbulence under Plasma Sheet Boundary Layer Conditions
Sikkim University（锡金大学）；Netaji Subhas University of Technology（内塔吉·苏巴斯技术大学）
研究通过数值模拟揭示了宽带次阿仑fein 涡流在等离子体尾部边界层条件下的自组织特性，发现惯性范围抑制和 ponderomotive 密度空洞现象。
2026-04-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Wave-Driven Torques to Drive Current and Rotation
本文指出经典 Landau 阻尼初值问题在稳态下无法解释净电荷跨磁场传输，通过 Fresnel 模型与暖流体模型证明低杂波的电磁扭矩由天线提供并传递给共振粒子，使非共振反冲消失，从而允许稳态下的旋转驱动。
2021-06-30 physics.plasm-ph
Nonlinear optics in strongly magnetized pair plasma, with applications to FRBs
强辐射场可以改变等离子体的性质，改变等离子体的折射率，导致自聚焦等非线性传输效应。我们估计了对等离子体中的相应效应，在非磁化和强磁主导的情况下。首先，在非磁化对等离子体中，有质动力不导致电荷分离，而是导致密度耗尽。其次，对于脉冲星磁层的天体物理相关等离子体，（和快速射电爆发的可能位置），其中回旋频率$ω_B$优于等离子体频率$ω_p$和电磁波频率$ω_B \gg ω_p,\, ω$，我们证明了（i）由于波场有效质量的变化，实际上没有非线性，（ii）有质动力为$F_p^{(B)} =- {m_e c^2}/({4 B_0^2}) \nabla E^2$，（iii）有质动力为P_1，（iv）有质动力为P_1，（iv）有质动力为P_2，（iv）有质动力为P_1，（iv）有质动力为P_1，（iv）有质动力为P_2，（v）有质动力为P_1，（v）有质动力为P_2，（v）有质动力为P_1，（v）有质动力为P_1，（v）有质动力为P_2，（v）有质动力为P_1，（v）有质动力为P_2，（v）有质动力为P_1，（v）有质动力为P_2，（v如果与未磁化的情况相比，则其减小了因子$(ω/ω_B)^2$（$B_0$是外部磁场，而$E$是波的电场）;（iii）对于沿恒定磁场在密度为$n_\pm$的成对等离子体中传播的辐射束，有质动力导致圆形电流的出现，该圆形电流导致射束内的场减小因子$ΔB/B_0 = 2…
2020-01-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
A geometric theory of waves and its applications to plasma physics
波在等离子体科学的许多方面都起着至关重要的作用，例如等离子体操纵和诊断。由于控制方程的复杂性，通常需要近似模型来描述波浪动力学。在这篇论文中，波被视为变分理论的几何对象，而不是具体的偏微分方程的形式解。这种方法简化了计算，突出了潜在的波对称性，并导致改进的波浪动力学建模。本文介绍了在一般波动理论中取得的两个突破。第一个主要贡献是扩展和重新制定的几何光学（GO）作为第一原理拉格朗日理论，正确地描述偏振效应，如偏振进动和偏振驱动弯曲的光线轨迹，这似乎是领先的阶校正GO。该理论被应用于几个感兴趣的系统，如相对论自旋1/2粒子和磁化等离子体中的射频波。本论文的第二个主要贡献是发展了一种研究非线性波-波相互作用基本性质的相空间方法。具体来说，我表明，波在调制介质中传播，经典和量子，可以经历时间平均折射波射线上的有效有质动力所造成的。这种现象类似于带电粒子在高频电磁场中遇到的有质动力效应。我还表明，相空间方法可以是有用的研究问题，在该领域的波动，如非线性相互作用的高频波与大尺度结构。总体而言，所获得的结果可以作为更复杂的非线性波-波相互作用的未来研究的基础，如调制不稳定性一般波系或波湍流。
2017-08-17 physics.plasm-ph
Quasilinear theory for inhomogeneous plasma
本文提出了经典等离子体与非均匀湍流相互作用的准线性理论。粒子哈密顿量保持一般性;例如，相对论，电磁和引力效应被包含在内。从Klimontovich方程导出了一个Fokker-Planck方程，用于描述缀饰的“振荡中心”分布，并同时捕获了准线性扩散、与背景场的相互作用和有质动力效应。局部扩散系数明显为半正定。波被允许离壳（即不受色散关系的约束），并且Balescu-Lenard型的碰撞积分以不限于任何特定哈密顿量的形式出现。这个算子保持了粒子、动量和能量的守恒，并且像往常一样，它也满足H定理。作为一个副产品，微观波动的频谱的一般表达式。对于满足准线性波动力学方程的壳层波，该理论保持了波-等离子体系统的动量和能量。与标准版本的QLT不同，非共振波的作用也是守恒的。本文将Dewar的静电湍流振荡中心QLT（1973，Phys. Fluids 16，1102）作为一个特例进行了形式证明，并给出了简明的公式。作为例子，还讨论了相对论电磁和引力相互作用，并提出了引力波的QLT。
2022-08-09 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
Inverse Bremsstrahlung current drive
产生的等离子体电流产生的韧致辐射吸收被认为是。它表明，电流是高于天真的估计，假设电子只吸收光子动量和使用斯皮策电导率将建议。电流增强部分是因为电子在吸收期间从离子的库仑场获得反冲动量，部分是因为电磁功率在电子速度分布空间内被不对称地吸收。
2017-09-21 physics.plasm-ph
Basics of Laser-Plasma Interaction: a Selection of Topics
本文简要介绍了超高强度激光与等离子体相互作用的一些基本概念。选定的题目包括：（a）电磁场中电子的相对论动力学要素，包括有质动力和经典辐射摩擦;（b）“相对论”非线性光学透明度和自聚焦;（c）移动镜概念及其在光帆加速和高次谐波产生方面的应用，并说明有关的不稳定性; d）与从激光吸收能量、动能和角动量有关的一些特定现象。
2019-08-09 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Kinetic Simulations of the Filamentation Instability in Pair Plasmas
本研究通过全动力学PIC模拟揭示非磁化成对等离子体中丝状不稳定性形成密度丝及波导式传播的机制，并估算并合时间尺度及其对FRB观测的影响。
2023-04-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nonminimal Einstein-Maxwell-Vlasov-axion model
我们建立了一个新的自洽方程组，该方程组考虑了多组分相对论等离子体中引力场、电磁场和赝标场的非最小耦合。非最小爱因斯坦-麦克斯韦-弗拉索夫理论的公理扩展基于两个相容的过程。首先，我们利用拉格朗日形式得到了等离子体中产生的附加源的引力场、电磁场和赝标场的非极小方程。其次，我们使用的等离子体的相对论动力学理论的Vlasov版本，指导下的合作宏观电磁场，引力场和轴子场，充分描述这些领域的变化的等离子体的响应。为了显示这种方法的自洽性，我们直接检查合作领域的主方程的相容性条件。利用这些相容性条件，我们重建了作用在等离子体粒子上的有质动力，并讨论了平衡型分布函数存在的必要条件。
2013-11-28 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Radiation reaction in electron-beam interactions with high-intensity lasers
被电磁场加速的带电粒子发出辐射，由于动量守恒，辐射必须对发射粒子产生反冲。这种反冲力被称为辐射反应，强烈地影响了超相对论电子在强电磁场中的动力学。这种环境在天体物理学中存在，例如在中子星磁层中，并将在下一代高强度激光设施的激光物质实验中创造。在许多这样的情况下，辐射的单个光子的能量可以与发射粒子的能量相当，这不仅需要对辐射反应进行建模，而且需要对量子辐射反应进行建模。在世界范围内发展的多拍瓦激光系统的大型设施，并期望他们将创建聚焦电磁场与前所未有的强度$> 10^{23}~\mathrm{W}\text{cm}^{-2}$，激发了新的兴趣，这些影响。在本文中，我回顾了理论和实验的进展，了解辐射反应，和量子效应相同的，在高强度的激光场，探测与超相对论电子束。特别是，我们将讨论分析和数值方法如何深入了解新的辐射反应诱导动力学，以及如何在现有的激光设施的实验中探索相同的物理。
2020-03-30 hep-ph physics.plasm-ph
Anisotropic momentum distributions due to radiation recoil in relativistic plasmas with electric and magnetic fields
本研究探讨热相对论等离子体在电场和磁场共同作用下的各向异性动量分布形成，分析三种各向异性类型的特征及不同场组合下的分布变化规律，揭示辐射反冲的影响机制。
2025-09-24 hep-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
On plane-wave relativistic electrodynamics in plasmas and in vacuum
我们重新审视精确的微观方程（在微分，和等效积分形式）统治的相对论冷等离子体后，平面波Angloman，没有习惯的近似。我们证明了在欧拉描述中，初始处于静止状态的非常稀释的等离子体在任意横平面电磁行波的激励下的运动对横电磁势有非常简单而明确的依赖关系;对于非零密度等离子体，只要电荷对电磁场的反作用可以忽略，即，对于随着等离子体密度而减小的时间间隔，并且可以用作迭代解析方案中的初始步骤。作为许多可能的应用之一，我们使用这些结果来描述如何的有质动力的一个非常强烈的和短的平面激光脉冲击中正常的等离子体表面的表面推进到离子背景的表面电子。由于这种穿透，电子然后被离子施加的电力拉回，并且可以在与脉冲传播方向相反的方向上以高能量离开等离子体[G.菲奥雷河费代尔大学De Angelis，“弹弓效应：一种可能的新的激光驱动电子高能加速机制”，arXiv：1309.1400]。
2014-05-02 math-ph math.MP physics.plasm-ph
