Relativistic kinetic theory of magnetoplasmas
最近，在天体物理学以及实验室等离子体的兴趣越来越大，已表现在相对论流的存在，反过来又与磁化系统中的强电场的产生。这种现象需要在一个一致的相对论性动力学理论的框架内，而不是在相对论性MHD方程，受特定的封闭条件的描述。这项工作的目的是应用由Beklemishev和Tessarotto开发的相对论性单粒子导向中心理论，包括在这样的系统中自然产生的小波长电磁扰动的非线性处理。结果，在任意四维坐标系下，导出了一个封闭的相对论陀螺动力学方程组，该方程组由以混合陀螺动力学变量表示的无碰撞相对论动力学方程和平均麦克斯韦方程组组成。
2004-07-02 physics.plasm-ph
Gravitational Instability Analysis in Multi-Ion Dense Quantum Magnetoplasma
具有部分量子力学电子的非均匀磁化多离子等离子体中的静电引力或瑞利-泰勒（RT）不稳定性。研究了Bohm势、温度简并度和磁场的影响。在漂移近似下推导出了广义色散关系。不同流速的负离子的存在使得色散关系为三次方程。本文用解三次方程的卡尔达诺方法研究了RT模的实部和虚部的不同根。RT不稳定性的增长率进行了检查解析和数值。结果表明，正负离子的漂移速度以及磁场和密度对这些波的基本特征有很大的影响。相关的致密天体物理等离子体的工作指出。
2018-05-07 physics.plasm-ph
Rayleigh-Taylor instability in inhomogeneous relativistic classical and degenerate electron-ion magnetoplasmas
本文在非均匀相对论磁等离子体中系统研究瑞利-泰勒不稳定性，覆盖经典电子、完全简并电子和部分简并电子三种情形，推导并分析了不稳定性增长率的一般表达式，推广了既有理论。
2024-12-18 physics.plasm-ph
Non-linear gyrokinetic theory of magnetoplasmas
相对论等离子体中的一个关键问题，特别是相关的天体物理背景下，是高度磁化等离子体的陀螺动力学的协变配方的基础上的描述。一个有趣的情况是，其中背景电场（由相同的等离子体或由其他源产生）相对于磁场适当地小（或消失），而在同一时间短波长的EM扰动可以存在。这项工作的目的是扩展Beklemishev \textit{et al.} [1999-2005]开发的相对论性陀螺理论，特别是包括这种情况的处理。我们打算表明，这需要同时涉及粒子4-位置矢量和相应的\textit{4-velocity vector}的微扰展开的发展。为此，采用了相对论性Hamilton变分原理的同步形式。
2006-11-12 physics.class-ph physics.plasm-ph
Magnetosonic solitons in a Fermionic quantum plasma
从考虑量子Bohm势和电子自旋1/2效应的量子磁等离子体的控制方程出发，证明了由于非线性和量子衍射/隧穿效应之间的平衡，量子磁流体动力学（QMHD）方程组中存在稀疏孤子.结果表明，电子自旋1/2效应在QMHD方程中引入了一个带负号的类压项，使孤立磁声波的形状发生了变化，变宽变浅.对含时系统的数值模拟表明，稀疏QMHD孤立波的发展是由自旋效应修改。
2007-11-14 physics.plasm-ph
Generalized covariant gyrokinetic dynamics of magnetoplasmas
研究相对论性天体物理磁等离子体的一个基本先决条件，磁等离子体通常发生在大质量恒星物体（黑洞、中子星、活动星系核等）附近，是单粒子协变动力学的精确描述，基于回转动力学理论（Beklemishev等人，（1999-2005年）。假设辐射反应效应可以忽略，这通常是基于这样的假设，即时空度规和电磁场（特别是磁场）都被适当地规定，并被认为是独立于单粒子动力学的，同时考虑到可能存在的引力/电磁扰动，这些扰动由等离子体集体相互作用驱动，可能会在这样的系统中自然出现。这项工作的目的是根据最近指出的同步变分原理（Tessarotto等，2007年），它允许完全满足四速度的物理可实现性条件。这里发展的理论包括处理非线性扰动（引力和/或电磁）的特点，即，在测试粒子的静止坐标系中，通过短波长和高频率。该方法的基本特点是保证了理论对大平行电场和消失平行电场的有效性。它示出的正确处理的EM扰动发生在一个强烈的背景磁场的存在下，一般意味着适当的四速度校正，这是必不可少的单粒子的gyrokinetic动力学的描述的外观。
2008-06-28 physics.plasm-ph physics.space-ph
Spin solitons in magnetized pair plasmas
考虑到磁等离子体中电子和正电子的自旋性质，导出了一组流体方程。研究了双等离子体的磁流体动力学极限。结果表明，在强磁化等离子体中，电子和正电子的微观自旋性质可以导致有趣的宏观和集体效应。特别是，它被发现，新的Alfvenic孤波结构，由修改后的Korteweg-de Vries方程，允许在这样的等离子体。如果忽略量子自旋效应，这些孤立子结构消失。我们的结果应该是相关的天体物理等离子体，例如在脉冲星磁层。
2007-11-09 astro-ph physics.plasm-ph
Universal characteristics of ion-acoustic wave dynamics in magnetized plasmas with emphasis on Tsallis distribution
利用扩展的Poincaré-Lighthill-Kuo（PLK）约化微扰方法，结合相移变化，研究了不同无惯性粒子分布的磁化等离子体中离子声波的传播和迎头碰撞.例如，注意到孤子的振幅总是与磁场强度无关，而严格地取决于它与传播方向的夹角。这两种类型的孤子（压缩或稀疏）被证明存在的临界角$γ=π/2$或其他临界值取决于等离子体分数参数定义。这些临界等离子体参数值也定义了迎头碰撞相移的符号。此外，它证明了对于一组给定的等离子体参数，总是有一个相对的传播角度关于磁场的孤子宽度是最大的。目前的研究结果适用于广泛的磁化等离子体，包括那些含有背景尘埃成分或两个温度的惯性较小的粒子，并可用于研究实验室或天体物理磁等离子体。
2011-09-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Self-gravitating envelope solitons in astrophysical compact objects
本文首次从理论上研究了离子声波在无碰撞非磁化简并自引力量子等离子体系统（SG-DQPS）中的传播。利用约化微扰法导出了非线性薛定谔方程，研究了SG-DQPS中IAWs的非线性动力学行为。发现对于$k_c > k$（$k_c < k$）（其中$k_c$是决定IAWs稳定区和不稳定区的传播常数$k$的临界值），IAWs是调制不稳定的（稳定的），并且$k_c$仅取决于电子数密度与轻离子数密度的比值.同时还观察到自引力亮包络孤子是调制稳定的。我们的研究结果对于理解天体物理致密天体（如白矮星和中子星）中IAWs的非线性传播是有用的。
2018-03-01 physics.plasm-ph
Electromagnetic vortex beam dynamics in degenerate electron-positron astrophysical plasmas
对于简并天体物理正负电子等离子体，我们考虑了带有角动量的电磁束的动力学。结果表明，对于任意简并度，当光束功率超过某一临界值时，光束分裂成许多细丝，最终形成稳定的空间孤子，使结构中心保持零场。
2021-10-31 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Stability of electromagnetic solitons]{Electromagnetic solitons and their stability in relativistic degenerate dense plasmas with two electron species
研究了在相对论简并稠密天体物理等离子体中，由于圆偏振强激光脉冲与低频电声微扰的非线性耦合而产生的电磁孤子的演化.得到了不同形式的定域定态解，并分析了它们的性质。利用Vakhitov-Kolokolov稳定性判据，研究了运动电磁孤子的存在性和稳定性条件。结果表明，由于相对论简并度、经典电子与简并电子的比例以及电磁波频率的影响，稳定区和不稳定区在孤子本征频率和孤子速度平面附近发生了移动.此外，虽然站立的孤子表现出稳定的配置文件为较长的时间，运动的孤子，然而，可以是稳定的或不稳定的电子简并度，孤子的本征频率和孤子的速度。后者的数值增大，最终导致孤子的坍缩。这些结果将有助于理解下一代激光-等离子体相互作用实验中强激光脉冲与退化稠密等离子体慢响应耦合过程中孤子的形成，以及来自致密天体的$x$射线和$γ$射线脉冲的新特征。
2022-10-18 physics.plasm-ph
Nucleus-acoustic envelope solitons and their modulational instability in a degenerate quantum plasma system
通过推导非线性薛定谔方程，从理论上研究了简并量子等离子体中核声包络亮孤子和暗孤子的基本特性。约化摄动法，这是有效的一个小，但有限的振幅限制，采用。结果表明，明包络孤子是调制不稳定的，而暗包络孤子是稳定的。同时还观察到，调制不稳定性（MI）的增长率、NA波的宽度和能量集中等基本性质随时间的变化而变化。NA不稳定亮包络孤子的数目随粒子数密度的变化而显著改变。简要讨论了我们目前的研究结果在天体物理致密天体如白矮星和中子星中的意义。
2017-06-18 physics.plasm-ph
Vortex Solitons and Filamentation of Electromagnetic Beams in Relativistically Degenerate Plasmas
School of Physics, Free university of Tbilisi（第比利斯自由大学物理学院）；Andronikashvili Institute of Physics (TSU)（安德罗尼卡什维利物理研究所（第比利斯国立大学））
研究了相对论性简并等离子体中电磁涡旋束的传播稳定性及非线性吸引子特性，揭示了涡旋孤子在束流化过程中的拓扑保护与稳定性机制。
2026-01-15 physics.plasm-ph
Heating of the Solar Corona by Dissipative Alfven Solitons
太阳光球对流驱动了大量的耗散阿尔芬孤子（Alfvenon），这些孤子能将电子和离子加速到数百keV的能量，并产生X射线日冕。阿尔夫维农是无碰撞等离子体双流体方程的精确解，代表将对流驱动的电磁能通量转换为太空和天体物理等离子体中带电粒子的动能的天然加速器。它们的性质已经在磁层中得到实验验证，在那里它们将极光电子加速到数十keV。
2006-04-25 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-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 solitons in a relativistic Fermi plasma at finite temperature
本研究在有限温度相对论费米等离子体中，针对$k_BT\sim mc^2$的中间区域，分析了离子声孤子的存在性，发现$β<1$时正负势孤子共存，$β>1$时仅压缩孤子存在，且稀疏孤子能量可增而压缩孤子能量稳态。
2024-10-01 physics.plasm-ph
Nonlinear Coupling of Electromagnetic and Electron Acoustic Waves in Multi-Species Degenerate Astrophysical Plasma
本文研究了由两种不同温度的电子组成的多组分简并天体物理等离子体中的非线性波-耦合：一种高度简并的主组分加上一种较小的沉浸在静态中和离子背景中的经典相对论流。它表明，高频电磁波（HF EM），通过其强大的非线性相互作用的电子-声波（由一个多电子组件（简并）等离子体围绕一个紧凑的天体物理对象）可以散射到较低的频率，使辐射观察到远处将频谱向下移动。在一定的条件下，电磁波可以稳定在定常的孤子态。预计这种结构的影响可能作为在远离吸积致密物体处观察到的辐射中调制微脉冲形式的可探测特征而持续存在。这两种效应都将提高我们解释致密天体辐射的能力。
2019-12-31 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Modulational instability of dust-ion-acoustic waves and associated envelope solitons in a non-thermal plasma
本文从理论上研究了尘埃-离子-声波（DIAWs）在非磁化的三组分尘埃等离子体介质中传播时的亮包络解和暗包络解的形成机制，该介质中含有惯性热正离子和负尘埃颗粒，以及无惯性的非热Cairns分布电子。利用约化微扰方法导出了一个非线性薛定谔方程（NLSE）.等离子体参数，即，研究了$γ_2$（正离子温度与电子温度之比乘以离子的电荷态）和$ν$（负尘埃颗粒电荷态与正离子的电荷态之比）对非线性最小二乘效应控制的DIAW调制不稳定性的影响。发现离子（电子）温度的增加降低（提高）了临界波数（$k_c$）。我们的理论工作可以用来解释在许多天体物理环境和实验室等离子体中存在的非线性静电结构。
2020-07-16 physics.plasm-ph
Formation of Solitary Structures and Double Layer in Weakly Degenerate Electron-Ion Quantum Plasma in Ionosphere
本文考虑由弱简并电子和重离子组成的电离层等离子体。我们拥抱我们的流体力学模型，包括量子衍射项。利用Sagdeev的赝势方法，我们得到了双电层和孤子结构。我们研究了孤立子结构和双电层的各种参数依赖性。所得结果可能对许多高能天体物理现象的研究有帮助。
2021-03-04 physics.plasm-ph
Electron beam-plasma interaction and electron-acoustic solitary waves in a plasma with suprathermal electrons
超热电子和惯性漂移电子，即所谓的电子束，是在多种天体物理等离子体中观测到的静电孤波非线性动力学的关键。本文研究了由冷的惯性背景电子、热的超热电子（用$κ$型分布模型模拟）和静止离子组成的无碰撞非磁化等离子体中电声孤波的传播。等离子体被冷电子束组件穿透。一个线性色散关系推导出描述小振幅波的结构，显示出弱的依赖性的电子束速度和密度的相速度。采用Sagdeev型赝势方法得到了大振幅孤立波的存在域，并研究了它们的非线性结构与电子束的运动学和物理性质以及超热电子的超热性（用$κ$描述）的关系.结果表明，电子束对电声孤波有很大的影响，但在该模型中只产生负极性的电声孤波。当电子束与孤波共同传播时，孤波的存在范围（马赫数范围）随着电子束速度和束-热电子温度比的增大而变窄（几乎为零），而在高超温区（低$κ$）随着束-冷电子密度比的减小而变窄。结果表明，对于同向传播的孤波，随着束速和束-冷电子密度比的增大，电势幅值显著减小，而随着束-热电子温度比的增大，电势幅值略有减小.
2018-04-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Ion-acoustic solitary pulses in a dense plasma
研究了在磁化、无碰撞简并等离子体系统中离子声孤立波的传播，用以描述含有相对论简并电子、带相反电荷的惯性离子和带正电荷的不动重元素的稠密量子等离子体中的集体等离子体振荡.利用约化微扰技术研究了磁化量子等离子体的微扰，导出了存在孤立波解的Korteweg-deVries（K-dV）和修正的K-dV（mK-dV）方程.本文利用Krasekhar极限，通过非相对论和超相对论情况下简并电子的状态方程，研究了星际致密天体的简并效应。简并电子数密度、对离子数密度、静态重元素数密度和磁场的综合作用显著地改变了小而有限振幅IASW的基本性质。结果表明，双折射率同时影响孤立波的振幅和宽度，而其他参数主要影响孤立波的宽度。本文的结果可为今后天体物理多离子等离子体的研究提供参考。
2017-07-18 physics.plasm-ph
Pattern formation and spatiotemporal chaos in relativistic degenerate plasmas
Visva-Bharati University（维斯瓦·巴拉蒂大学）
研究揭示了相对论等离子体中电磁波与低频电子声波的非线性相互作用，发现其可能形成时空混沌而非稳定孤子，揭示了天体等离子体湍流的起源。
2026-01-19 nlin.CD nlin.PS physics.plasm-ph
Influence of finite temperature degeneracy and superthermal ions on dust acoustic solitary structures
Camellia Institute of Engineering & Technology, MAKAUT（马卡尔大学卡梅利亚工程与技术学院）；Burdwan Raj College, University of Burdwan（伯尔万拉杰学院，伯尔万大学）
研究有限温度简并性和超热离子对尘声孤立结构的影响，揭示其在空间和天体尘等离子体中的非线性动力学作用。
2026-02-13 physics.plasm-ph
