Magnetized strongly coupled plasmas and how to realize them in a dusty plasma setup
强耦合等离子体是一种相互作用能大于动能的等离子体，在致密星、激光等离子体和尘埃等离子体等许多天体物理和实验系统中起着重要作用。它们表现出许多不寻常的集体性质，如液体或结晶行为，奇特的振荡光谱和输运性质。最近，强耦合等离子体在强磁场的存在下，通过计算机模拟进行了研究，和强烈的修改，其输运性质和振荡光谱观察到。虽然强磁化在恒星系统中很常见，但由于尘埃粒子的质量很大，在复杂的等离子体中几乎不可能实现。在这里，我们讨论了最近证明的方法来实现非常强的“磁化”的中性气体的旋转，我们提出了新的宏观二维系统的结果。
2012-10-09 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
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
The magnetized dusty plasma discharge : negative and positive space charge modes
本文分析了尘埃等离子体中跨越磁场的放电结构。尘埃大颗粒带负电，但由于质量大而未被磁化。电子是高度磁化的，离子具有中等磁化强度。这导致不同物质在磁场上的不同传输速率。根据磁场的大小和不同物质上的相对电荷，尘埃颗粒可能是主要的电流载体。然后，电极附近的空间电荷云将由不同物质的相对迁移率确定。放电可以以两种模式中的一种模式操作，即以强阴极下降为特征的正空间电荷（PSC）模式和以宽阳极下降为特征的负空间电荷（NSC）模式。尘埃粒子特有的特征也可以在放电结构中发挥作用，例如颗粒上的可变平衡电荷，取决于局部电位和物种温度，重力对颗粒动力学的影响，以及颗粒的充电速率。尘埃颗粒也可以形成一种有序的结构，即尘埃等离子体晶体。不同种类的流体模型被用来计算所产生的放电的结构，将上述效果。从PSC模式的过渡到NSC模式的磁场，压力和灰尘的性质是不同的。
2004-11-11 physics.plasm-ph
Group velocity of obliquely propagating Alfvén waves in a magnetized dusty plasma
在这项工作中，我们研究了典型的恒星风尘埃等离子体中倾斜传播的阿尔文波的群速度特征。本文用麦克斯韦函数描述由电子和离子组成的磁化尘埃等离子体的动量分布，借助于动力学理论导出了色散关系。尘埃粒子被认为是固定的，并且都具有相同的尺寸;它们通过非弹性碰撞吸收等离子体粒子和通过光电离而带电。我们数值求解色散关系，并计算正常模式，即压缩和剪切阿尔文波（CAW和SAW）的群速度分量（沿和横向的磁场）。结果表明，碳原子线的群速度方向与波矢方向有很大的关系。另一方面，SAW将呈现实际上沿着磁场传播的群速度。尘埃参数（例如数密度和平衡电荷）的变化可能会显着改变波的特征。可以看出，对于足够高的尘埃离子数密度比，SAW可能会出现垂直的群速度传播方向相反的垂直相速度，在一个小的波数值的间隔，我们还注意到，这个间隔可能会改变，甚至消失，当辐射入射到尘埃上的通量被改变，改变颗粒的平衡电荷。
2022-09-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Amplitude modulation of three-dimensional low frequency solitary waves in a magnetized dusty superthermal plasma
研究了在含有惯性正离子、超热电子和带负电的静止尘埃颗粒的无碰撞磁化等离子体中三维尘埃离子声波包的振幅调制。利用约化微扰技术，导出了一个三维非线性薛定谔（NLS）方程，该方程控制DIAW包的慢调制。后者被发现是稳定的低频$(ω<ω_c)$制度，而他们是不稳定的$ω>ω_c$，和调制不稳定性（MI）有关的调制的不稳定性$(θ)$。这里，$ω~(ω_c)$是无量纲波（离子回旋）频率。结果表明，超热参数$κ$、频率$ω_c$以及带电尘埃杂质$(0<μ<1)$使MI畴围绕$ω-θ$平面移动，其中$μ$是电子数密度与离子数密度之比.此外，它被发现，不稳定性的衰减率淬火的超热参数$κ$与截止在较低的波数调制（$K$），然而，它可以更高（低）与$μ$（$ω_c$）的值增加，具有截止在较高的值$K$。
2017-07-01 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
Magnetosonic solitons in a dusty plasma slab
研究了尘埃等离子体中磁声孤子的存在性。由此导出了暖尘埃磁等离子体的非线性磁流体动力学方程。给出了非线性方程组的一种解法。结果表明，由于灰尘的存在，静态结构是允许的。这与通常的磁等离子体中所谓的小激波形成了鲜明的对比。因此，相对少量的尘埃粒子可以大大改变磁化等离子体中非线性结构的行为。
2007-07-31 physics.plasm-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
Magnetoplasmons in rotating dusty plasmas
一个旋转的尘埃等离子体装置的构建提供了实验模拟极高的磁场的可能性，通过科里奥利力，可观察到在一个共同旋转的测量框架。我们目前的集体激发光谱不同的旋转速率与磁感应当量高达3200特斯拉。我们确定了磁等离子体等效模色散的旋转宏观二维单层尘埃等离子体的发病。二维磁化Yukawa系统的分子动力学模拟支持了实验结果。
2013-09-25 physics.plasm-ph
Dust-ion-acoustic damped solitary waves and shocks in laboratory and Saturn's E-ring magnetized nonthermal dusty plasmas with anisotropic ion pressure and dust-charge fluctuation
该研究针对实验室及土星E环环境下的磁化非热尘埃等离子体，分析了尘埃电荷涨落、碰撞等因素对尘埃离子声孤波和激波演化的影响，揭示了不同环境下的波型特性及非广延参数的临界效应。
2024-05-19 physics.plasm-ph
Discovery of double Hall pattern associated with collisionless magnetic reconnection in dusty plasmas
本文通过首次对含带负电尘埃颗粒的三组分等离子体进行全动力学模拟，发现由传统霍尔四极电流与反向霍尔电流构成的双霍尔结构，并分析了重联率，为解释行星磁层及天体物理现象提供依据。
2023-05-30 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetized oscillatory double-diffusive convection
研究了垂直均匀背景磁场作用下振荡双扩散对流的性质。ODDC发生在根据史瓦西判据不稳定而根据勒杜判据稳定的恒星区域（有时称为反方向区域），这些区域通常被预测位于中等质量主序星的核心之外。以前对ODDC的流体动力学研究表明，基本不稳定性饱和成弱波浪状对流状态，但次级不稳定性有时会将其转化为分层对流状态，然后层迅速合并并增长，直到整个区域完全对流。我们发现，磁化的ODDC具有非常相似的性能整体，有一些重要的定量差异。线性稳定性分析表明，增长最快的模式是不受影响的领域，但其他模式。从数值上看，磁场影响基本不稳定性的饱和，总体上降低了温度和成分的湍流通量。这反过来又会影响地层的形成，通常会延迟地层的形成，有时甚至会在足够强的磁场下完全抑制地层的形成。然而，还需要进一步的工作来确定恒星中的层形成实际上被抑制的场强。潜在的观测影响进行了简要讨论。
2022-05-27 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Collective excitations of rotating dusty plasma under quasi-localized charge approximation of strongly coupled systems
在强耦合系统准定域电荷近似（QLCA）框架下，考虑尘埃旋转，分析了旋转尘埃等离子体的集体激发.考虑到最近的旋转尘埃等离子体实验所建立的“旋转等离子体”的磁等离子体激元的公司类比，在他们的强耦合和2维（经常引入重力沉降）的特点，强调在他们的分散的旋转引入的松弛。有限旋转版本的强和弱耦合色散的推导和分析，显示之间的对应关系的“更快的旋转，但弱耦合”的分支和其强耦合对应，相关的磁化和未磁化的尘埃实验，在重力或微重力条件。他们的测量在旋转等离子体和QLCA产生的分散体在一个旋转的框架，一个独立的数值验证之间的第一个对应关系，详细介绍。
2021-08-11 physics.plasm-ph
Nonextensive Effect on the Lump Soliton Structures in Dusty Plasma
该研究利用Hirota双线性方法分析含非广延电子的磁化尘埃等离子体中KP方程的块状孤子结构，证实等离子体参数及非广延参数会显著影响块状孤子的特征。
2023-10-05 math-ph math.MP physics.plasm-ph
A review on the Vortex and Coherent Structures in Dusty Plasma Medium
本文综述非磁化与磁化尘埃等离子体中涡旋及相干结构的理论、实验和计算研究，阐明其形成机制、演化过程及与湍流的关联。
2024-07-10 astro-ph.GA nlin.PS physics.flu-dyn
Structures and Diffusion of Two Dimensional Dusty Plasmas on One Dimensional Periodic Substrates
使用数值模拟，我们研究的结构和扩散的二维尘埃等离子体（2DDP）中存在的一维周期性基板（1DPS）作为增加基板强度的函数。计算了垂直于基片调制方向的双关联函数和尘埃粒子的均方位移。结果表明，由于采用了1DPS，2DDP的结构和动力学都表现出很强的各向异性效应。随着衬底强度从0开始增加，尘埃等离子体沿1DPS各势阱的结构有序度先增加，可能是由于粒子间相互作用和粒子-衬底相互作用的竞争，然后逐渐降低，这可能是由于维数降低和涨落增强.沿着1DPS势阱的MSD清楚地显示了我们研究的2DDP中的三个扩散过程。在初始弹道运动和最终扩散运动之间，存在中间亚扩散，这可能是由于衬底引起的笼化动力学畸变。
2018-10-11 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
Effect of magnetic field on the phase transition in a dusty plasma
自洽晶体结构的形成是复杂等离子体中的一个众所周知的现象。在大多数实验中，压力和射频功率是确定系统相位的主要控制参数。利用磁化尘埃等离子体实验装置研究了外加磁场对悬浮在射频放电鞘层中等离子体晶体结构的影响。实验是在固定的压力和射频功率下进行的，其中在约束环内形成晶体结构。然后将磁场从0增加到1.28 T。我们报告的晶体结构的击穿与增加磁场。磁场影响等离子体粒子的动力学，并且首先导致晶体的旋转。在较高的磁场下，移动粒子的角速度存在径向变化（剪切），我们认为这导致晶体熔化。通过评估作为磁场的函数的对关联函数的变化来确认这种熔化。
2017-09-12 physics.plasm-ph
Mirror instability in a plasma with cold gyrating dust particles
在这项工作中，线性稳定性分析的磁化尘埃等离子体与各向异性的灰尘组件具有横向运动比平行于外部磁场的运动强得多，和各向同性轻等离子体组件。这样的情况大概建立在激波压缩空间中激波前缘下游的尘埃等离子体中。倾斜的低频磁流体动力学波（$ω\ll ω_{cd}$，$ω_{cd}$是尘埃回旋频率）被证明是经历镜不稳定性。本文讨论了星际介质中激波阵面后面的非热尘埃破坏的后果。
2010-03-05 physics.plasm-ph
Parametric instabilities in magnetized multicomponent plasmas
本文研究了磁化双离子或尘埃等离子体中各种自然模的激发。通过参数地泵浦磁场来提供激励。这里允许两种离子类物质完全移动。这推广了我们以前的工作，其中第二重粒子被认为是静止的。它们从背景中性等离子体中收集电荷，改变了泵浦和激发波的色散特性。引入一个额外的移动物种会给这两种类型的波增加额外的模式。我们首先详细研究了背景磁场垂直于泵浦波传播方向的情况下的泵浦波。然后，我们推导出色散方程的泵的激发波平行于背景磁场传播的模式。计算结果表明，共存在12种共振相互作用，并对它们的不同增长率进行了讨论。
2006-01-25 physics.plasm-ph
Dust vortex flow analysis in weakly magnetized plasma
本文分析了弱磁化等离子体中驱动尘埃涡旋的流动。应用二维流体动力学模型对非均匀磁场中的受限尘埃云进行数值模拟，在不存在任何非保守场或尘埃电荷变化的情况下，恢复了保守力场驱动下的尘埃涡旋流动。虽然分析中包含的与时间无关的电场和磁场提供了保守的强迫机制，但当[M. Puttscher和A. Melzer，Physics of Plasmas，21，123704（2014）]，尘埃涡旋流解被示出为被恢复。我们已经研究了由电子E*B漂移产生的极化产生的纯双极电场驱动尘埃流的情况。剪切E*B漂移流由磁场梯度促进，在没有离子阻力的情况下驱动涡流。分析了不同磁场强度、磁场梯度和尘埃流体运动粘度下的流函数解析解。B场梯度的效果进行了分析，对比的E场梯度存在于等离子体鞘。
2020-06-03 physics.plasm-ph
Ion collection by oblique surfaces of an object in a transversely-flowing strongly-magnetized plasma
在强磁场中，当温度均匀且扩散输运可以忽略时，对于任意形状的物体，无碰撞等离子体绕离子吸收物体的运动方程都有精确的解析解.该解决方案具有极其简单的几何实施例。它表明，离子收集通量密度到一个凸体的表面只取决于表面的取向，并提供了理论上的理由和校准的斜马赫探针。该精确解的指数形式有助于解释该函数与先前数值解的近似拟合。
2008-01-01 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Self Diffusion of Yukawa system in presence of external magnetic field
尘埃粒子的扩散是强耦合尘埃等离子体中最重要的输运过程之一，它反映了粒子间相互作用的本质，也是系统热力学的重要特征。本文用分子动力学模拟研究了强耦合尘埃等离子体中磁场对尘埃粒子扩散的影响。利用基于积分速度自相关函数（VACF）的Green- Kubo公式，在较宽的等离子体参数和磁场强度范围内，得到了Yukawa系统的自扩散系数。假设尘埃粒子之间的相互作用是通过修正的汤川势（即屏蔽库仑势）进行的。研究了尘埃粒子在磁化等离子体中的扩散。
2014-04-17 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
Rotational properties of annulus dusty plasma in a strong magnetic field
研究了强磁化射频放电中同心导电（非导电）圆盘和圆环之间形成的环形尘埃等离子体的集体动力学。超导电磁铁用于将均匀磁场引入尘埃等离子体介质。在没有磁场的情况下，尘埃颗粒在其平衡位置附近表现出热运动。随着磁场的增加（$>$ 0.02 T），尘埃颗粒开始沿反时针方向旋转，在不同磁场强度下，尘埃颗粒的角频率都是恒定值，证实了尘埃颗粒的刚体旋转。尘埃颗粒的角频率线性增加，直到一个阈值磁场（B $>$ 0.6 T），并在此之后，其值几乎保持恒定在一定范围内的磁场。进一步增加磁场（B $>$ 1 T）会降低角频率。通过减小环形尘埃等离子体的宽度或输入射频功率，可以获得较低的角频率。由于磁场的方位离子拖曳力被假定为驱动旋转运动的能量源。在存在磁场的情况下，合成的径向电场决定旋转方向。在给定的磁场下，环形区域中悬浮（等离子体）电势的变化解释了环形尘埃等离子体在磁场存在下的旋转特性。
2020-06-21 physics.class-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Parallel diffusion operator for magnetized plasmas with improved spectral fidelity
针对磁化等离子体强各向异性平行输运的网格模拟难题，提出基于反对称表示的新平行扩散算子，通过对角交错网格有限差分显著提升谱分辨率并消除人工数值扩散。
2024-12-02 physics.plasm-ph
Linear and nonlinear properties of Rao-dust-Alfvén waves in magnetized plasmas
研究了尘埃磁等离子体中Rao尘埃磁流体动力学（R-D-MHD）波的线性和非线性性质。利用无惯性电子运动方程、惯性离子运动方程、安培定律、法拉第定律和连续性方程，研究了二维R-D-MHD波在含不动带电尘埃颗粒等离子体中的线性和非线性传播。在线性区域，不动尘埃颗粒的存在产生Rao截止频率，其与尘埃电荷密度和离子回旋频率成比例。另一方面，振幅调制的R-D-MHD波的动力学是由立方非线性薛定谔方程。后者已通过使用约化微扰技术和两个时间尺度的分析，其中占谐波产生的非线性等离子体。研究了调制波包络对非共振扰动的稳定性。最后，局部包络激励的可能性进行了讨论。
2004-02-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
Particle dynamics in nonlinear electromagnetic waves: chaos onset, diffusive heating, and wave surfing
Department of Physics and Astronomy, Purdue University（普渡大学物理与天文系）
研究强磁化等离子体中带电粒子与超强电磁X模相互作用的动力学，通过Chirikov共振重叠等机制分析混沌起始，用模拟验证理论，发现相空间流再层流化不完全致粒子不同运动状态。
2026-07-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Linear theory of nonlocal transport in a magnetized plasma
本文用V.Yu的系统封闭法导出了磁化等离子体中小扰动的非局域电子输运方程组。Bychenkov等人，物理修订信函75，4405（1995）中所述。在扩散近似下，得到了带有朗道碰撞算子的线性化动力学方程的解。的纵向，倾斜，和横向的电子通量的傅立叶分量被发现在一个明确的形式为准静态条件下的广义力：密度和温度的梯度，和电场。完整的非局部输运系数给出和讨论。输运的非定域性增强了穿过磁场的电子通量，超过了强碰撞局域理论给出的值。讨论了弱碰撞等离子体中磁流体力学波的色散和阻尼。本文应用非局域输运理论研究了激光热斑中穿过磁场的温度弛豫问题。
2003-04-17 physics.plasm-ph physics.space-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
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
The nonmodal kinetic theory of the macroscale convective flows of magnetized plasma, generated by the inhomogeneous microturbulenc
本文提出磁化等离子体中由非均匀微观湍流产生的大尺度压缩剪切对流流动的非模态动力学理论，基于两尺度方法求解Vlasov-Poisson方程组，涵盖流动形成、反作用及等离子体响应。
2025-09-10 physics.plasm-ph
Density limit in a first principles model of a magnetized plasma in the Debye--Hückel approximation
关于各种聚变装置的一个关键问题是，由于外部磁场的约束是失去超过临界密度，而这种事实显然是缺乏一个广泛接受的第一原理解释。本文利用统计力学的标准方法，在德拜--休克尔近似下，给出了等离子体存在一个密度阈值，对应于从有序到混沌的转变，这种有序运动是指作用在单个电子上的洛伦兹力超过了库仑力的扩散作用。密度极限与磁场的平方成正比，与大量聚变装置中等离子体坍缩的经验数据吻合得并不差。
2011-12-05 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Drift waves with dust acoustic wave coupling
漂移波是密度不均匀的磁化等离子体的一种主要模式。它在垂直于环境磁场的粒子、能量和动量的传输中起着重要的作用。该模式的频率由不均匀尺度长度决定，并且比涉及离子和电子的典型均匀等离子体模式低得多。在这项工作中，这种特殊的模式与尘埃等离子体介质的低频模式耦合的可能性被认为是。
2019-03-06 physics.plasm-ph
Electron magnetization effects on carbonaceous dusty nanoparticles grown in $Ar/C_2H_2$ capacitively coupled nonthermal plasma
本文研究了弱磁场对氩气/乙炔非热等离子体中含碳纳米颗粒生长的影响，发现电子磁化（修正电子霍尔参数 $H_e'$ 超过1）能显著缩短生长周期并改变生长速率，从而实现对纳米颗粒生长的控制。
2025-04-29 physics.plasm-ph
Non-diffusive angular momentum transport in rotating $\bf z$-pinches
研究了在环形背景磁场存在下导电泰勒-库埃特流的稳定性。对于足够强的磁振幅，这样的磁流体动力学流对非轴对称扰动是不稳定的，这也可以传输角动量。根据经常使用的扩散近似，人们期望角动量输运对于刚性旋转为零。然而，在非扩散$Λ$效应的意义上，即使对于{ \em刚性}旋转的$z$ -箍缩，对于大（小）磁马赫数，也会出现向外（向内）定向的轴对称角动量通量。因此，磁化旋转罐中的内部旋转永远不会均匀。这些特定的旋转法律被用来估计的非扩散$Λ$效应和扩散剪切引起的运输相互补偿的不稳定性引起的涡流粘度的值。结果提供了Shakura-Sunyaev粘性系数，导致数值随旋转雷诺数线性增长。
2019-07-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn 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
Wave Propagation and Diffusive Transition of Oscillations in Pair Plasmas with Dust Impurities
本文从应用于电子-正电子对等离子体和含有带电尘埃杂质的富勒烯对离子等离子体的角度出发，对三分量等离子体作了深入的讨论。基于多重积分方程，研究了多分量线性化弗拉索夫等离子体的时空响应。将Vlasov-Poisson -Ampere方程的初值问题化为一个多重积分方程，并将其解表示为强迫函数及其与预解核的时空卷积.强迫函数是负责的初始扰动和预解式是负责的等离子体物种的平衡速度分布。利用预解方程，揭示了时间可逆性、空间自反性等对称性。对称性继承了弗拉索夫对等离子体的物理性质，例如，守恒定律适当地选择尘埃对等离子体的平衡分布，我们可以将预解方程化为：（i）无阻尼色散波方程，（ii）波扩散输运方程，（iii）振荡扩散输运方程。在最后一种情况下，我们必须做的反常扩散采用分数阶导数的时间和空间。分数扩散方程解释了在许多系统中观察到的典型异常特征，例如在非晶半导体、液晶、聚合物、蛋白质和生物系统中的色散输运的情况下。
2008-05-30 physics.plasm-ph physics.space-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
Alfvenic propagation: a key to nonlocal effects in magnetized plasmas
聚变研究中一个长期存在的难题来自于实验，其中突然的外围电子温度扰动伴随着中心温度几乎同时发生相反的变化，这与局部输运模型不相容。本文表明，这些实验和类似的实验是相当好的定量再现，当诱导效应被纳入总的等离子体响应，以及标准的局部扩散输运，在早期的工作建议[V. D. Pustovitov，等离子体物理控制。融合{ \bf 54}，124036（2012）]。
2014-03-20 physics.plasm-ph
Extended space and time correlations in strongly magnetized plasmas
分子动力学模拟表明，强磁化显着增加与粒子间的关联的空间和时间尺度。其物理机制是沟道效应，即粒子被限制在窄柱体上运动，窄柱体的宽度由回旋半径表征，长度由碰撞平均自由程表征。主要的相互作用是在碰撞柱体两端的$180^\circ$碰撞，导致与磁场平行的长程关联。它的影响表明，通过依赖的速度自相关函数和自扩散系数的域的大小和运行时间在模拟的单组分等离子体。大量的粒子，因此域的大小，必须用来解决长程相关性，这表明在收集的带电粒子的数量必须增加，以构成等离子体。相应地，这种效应显著延迟了达到扩散状态所需的时间，在扩散状态中，颗粒的均方位移随时间线性增加。这一结果提出了挑战，连接测量非中性和超冷中性等离子体实验，以及分子动力学模拟，由于其有限的尺寸与流体传输特性。
2021-02-08 physics.plasm-ph
Non-linear diffusive shock acceleration: A recipe for injection of electrons
在宇宙射线天体物理学的许多实际考虑中，特别是在天体物理源的同步辐射建模中，需要对电子注入扩散激波加速过程进行规定。在准平行磁化无碰撞激波的粒子模拟中，我们分析了粒子谱的演化。我们发现，在冲击演化的后期阶段，最初强大的超热离子光谱的一部分褪色，从而离开的频谱组成的麦克斯韦和幂律。一旦电子和离子光谱变平并变得平行，我们发现宇宙射线离子和电子的数量变得相似。我们通过将这种注入规则应用于Blasi的非线性扩散冲击加速的半分析模型，从而使微观和宏观尺度物理学相关联，以获得高能下的粒子谱和电子质子比$K_{\mathrm{ep}}$。通过使用包括电子加热的激波跳跃条件，我们发现$K_{\mathrm{ep}}$是马赫数的函数。对于马赫数$\sim$ 100，我们的模型精细地再现了在测试粒子制度中典型观察到的银河宇宙射线比$K_{\mathrm{ep}} \sim$ 1：100。
2020-12-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
First-principles demonstration of diffusive-advective particle acceleration in kinetic simulations of relativistic plasma turbulence
非热相对论等离子体普遍存在于脉冲星风星云和活动星系核等天体物理系统中，从它们的发射光谱可以推断。传统上，粒子加速（NTPA）的非热过程是用动量空间中的Fokker-Planck（FP）扩散-平流方程来模拟的。在本文中，我们直接测试的FP框架在从头算动力学模拟驱动磁化湍流在相对论对等离子体。通过统计分析跟踪粒子的运动，我们证明了NTPA的扩散性质，并测量FP能量扩散（$D$）和平流（$A$）系数作为粒子能量$γm_e c^2$的函数。我们发现，$D(γ)$的规模为$γ^2$在高能量的非热尾，符合二阶费米加速理论，但有一个更弱的标度在较低的能量。我们还发现，$A$是不可忽略的，并减少NTPA的倾向于拉粒子的粒子能量分布的峰值。这项研究为湍流NTPA的FP图像提供了强有力的支持，从而增强了我们对空间和天体物理等离子体的理解。
2020-03-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Dust modification of the plasma conductivity in the mesosphere
在较低高度（80 km）的弱磁化电子和未磁化离子之间以及在较高高度（90 km）的弱磁化离子和未磁化尘埃之间的相对横向漂移（相对于环境磁场）引起地球中间层的有限霍尔电导率。另一方面，如果自由电子的数量在中间层中是稀疏的，并且大部分负电荷驻留在弱磁化的、细小的、纳米尺寸的灰尘粉末上，而正电荷驻留在更大质量的、微米尺寸的、未磁化的灰尘上，则由于它们的相对横向漂移，霍尔电导率的符号将与前一种情况相反。因此，霍尔效应的符号不仅取决于局部磁场的方向，而且还取决于部分电离的尘埃介质中的载流子的性质。由于霍尔扩散和欧姆扩散在80 km以下相当，因此低频长波长波将在该高度处被阻尼，阻尼率通常为几分钟的量级。因此，在80公里以下的中间层，超低频磁流体动力学波不可能产生.然而，在80公里以上，由于霍尔效应主导欧姆扩散，中间层可以容纳超低频波，该超低频波可以在几乎没有阻尼或没有阻尼的情况下穿过电离层传播。
2018-05-10 physics.plasm-ph
Transport of high-energy charged particles through spatially-intermittent turbulent magnetic fields
确定最高能量宇宙射线的来源需要了解它们是如何被随机的、空间上间歇性的星系间磁场偏转的。在这里，我们报告的测量充满活力的带电粒子通过激光产生的磁化等离子体与这些属性的传播。我们通过实验表征了颗粒的扩散传输。结果表明，输运是扩散的，并且对于最高能量宇宙射线的感兴趣的区域，扩散系数不受磁场的空间不稳定性的影响。
2020-03-30 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Evolution of dust ion acoustic soliton in the presence of superthermal electrons
尘埃等离子体中孤波的传播问题从90年代初开始引起物理学家的关注。超热粒子的存在似乎对这种波有很大的影响，因为它们表明非热系统的存在。已经观察到，超热粒子数能够改变等离子体波的性质。本文研究了超热电子布居数对尘埃离子声孤波的影响。等离子体被认为是非磁化的，由两种成分的超热电子（两种不同的温度）以及正离子和负尘埃粒子组成。一个主要部分的工作已经集中在考虑超热参数的影响的孤立结构的稳定性。此外，还将粉尘荷电量作为一个变量进行了详细的分析。该等离子体模型最适合于分析土星磁层，并可推广到任何具有超热粒子数的空间等离子体。
2019-04-08 physics.plasm-ph
Transport and trapping of dust particles in a potential well created by inductively coupled diffused plasma
设计了一个多功能线性尘埃（复合）等离子体装置，用于研究大体积中尘埃粒子的输运和动力学行为。扩散电感耦合等离子体是在氩气的背景下产生的。提出了一种新的通过次级直流辉光放电将尘埃粒子引入主等离子体的方法。发现这些灰尘颗粒被捕获在静电势阱中，该静电势阱是由于扩散等离子体引起的双极电场和真空室的带电玻璃壁产生的场的组合而形成的。通过调节等离子体参数和放电参数，可以根据要求精确控制尘埃云的体积。本装置可用于解决尘埃颗粒、自激尘埃声波和不稳定性的传输背后的基本物理。本文介绍了该装置的详细设计、等离子体的产生和表征、尘埃粒子的捕获和传输以及一些初步的实验结果。
2016-04-12 physics.plasm-ph
A Classification Scheme For Turbulent Acceleration Processes In Solar Flares
本文建立了强磁化等离子体中低频等离子体湍流随机加速模型的分类方案。这种分类考虑了加速电磁场的性质和加速区域中带电粒子的传输性质。我们分组的加速过程，无论是共振，非共振或共振加宽，这取决于粒子运动是否是自由流沿磁场，扩散或两者的组合。随机加速移动磁镜和绝热压缩作为说明性的例子。我们得到的动量相关的扩散系数$D(p)$的表达式，无论是一般形式的加速力和电磁力是波浪形的情况下，与指定的色散关系$ω=ω(k)$。最后，对于所考虑的模型，我们计算了与能量相关的加速时间，这个量可以直接与加速粒子产生的辐射场的时间分布的观测结果进行比较，例如在太阳耀斑期间。
2012-06-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Effects of dust particles charged by inelastic collisions and by photoionization on Alfvén waves in a stellar wind
利用麦克斯韦分布的均匀磁化尘埃等离子体的动力学描述的电子和质子和尘埃粒子的非弹性碰撞和光电离充电，我们分析的色散关系考虑的情况下，波和辐射传播完全平行于环境磁场。这项研究强调了光电离过程给恒星风环境中波的传播和阻尼带来的变化，因为阿尔文波被认为在风中发生的加热和加速过程中起着重要作用。结果表明，当尘埃粒子具有负平衡电荷时，Alfvén模在所有波数下都可以耦合为哨声模和离子回旋模，而当尘埃粒子具有中性或正电荷时，这些模在一定波数下可以耦合.还可以看出，哨声和离子回旋模式目前零群速度在一个小波数的间隔，和波的最大值，其中波是非传播的光电离过程的存在下减少。对于很小的波数值，如果改变尘埃电荷的符号，模式的阻尼率可以从很小的值显著变化到很大的值。
2021-09-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Numerical modeling and physical interplay of stochastic turbulent acceleration for non-thermal emission processes
粒子加速是天体物理和空间等离子体中普遍存在的现象。扩散激波加速（DSA）和随机湍流加速被认为是产生高能粒子的可能机制，特别是在弱磁化区域。在天体物理源中通常观察到不同加速过程的相互作用以及各种辐射损失。DSA是一个系统性的加速过程，在冲击附近激发粒子，而随机湍流加速（STA）是一个随机的激发过程，宇宙射线粒子和电磁波动之间的相互作用导致粒子加速。这个过程通常被解释为能量空间中的有偏随机游走，通过福克-普朗克方程建模。在目前的工作中，我们描述了一种新的欧拉算法，通过将湍流加速DSA和辐射过程，如同步加速器和逆康普顿发射的存在。所开发的框架扩展了成熟的相对论磁流体动力学（RMHD）代码PLUTO中的混合欧拉-拉格朗日模块。通过我们的验证测试和案例研究，我们展示了这两种加速过程的竞争和互补性质。轴对称模拟的RMHD喷流与此扩展的混合框架清楚地表明，由于冲击的排放是本地化的，而由于湍流加速起源于回流，是更分散的，特别是在高能量的X射线波段。
2021-08-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Oblique Alfvén waves in a stellar wind environment with dust particles charged by inelastic collisions and by photoionization
本文讨论了在星风环境中阿尔文波沿与周围磁场倾斜方向传播的特性。考虑到麦克斯韦分布的电子和离子，和不动的尘埃粒子带电的等离子体粒子的吸收和光电离的磁化尘埃等离子体的动力学配方。色散关系的数值求解和结果进行了比较与以前研究的情况下，尘埃粒子不带电的光电离，这是一个重要的过程中的恒星风的一个相对较热的恒星。我们发现，尘埃的存在导致剪切阿尔文波呈现出一个波数值为零的频率区域，并且模式再次变得色散的最小波长大致与尘埃颗粒暴露的辐射强度成正比。剪切和压缩Alfvén波的阻尼率被观察到随着辐射通量的增加而减小，对于所考虑的参数。当辐射通量不存在或较弱时，两种模式都存在一个实频率为零的区域，对于压缩Alfvén波，当辐射通量足够强时，光电离机制可能导致该区域变小甚至消失.在这种情况下，压缩阿尔文波呈现非零频率的所有波数值，而剪切阿尔文波仍然呈现零频率在一定的波数值的间隔，这随着辐射的存在而变小。
2022-03-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasma compression in magnetic reconnection regions in the solar corona
有人提出，粒子之间的反弹磁化流收敛在重联区可以加速的一阶费米机制。对这种机制的分析表明，加速粒子的谱指数与重联区内的总等离子体压缩有关，类似于扩散激波加速机制的情况。作为第一步调查费米加速在重联区的效率，在产生硬能谱的粒子在日华，我们探索的程度，可以实现在重联网站的等离子体压缩。特别是，我们的目标是确定强压缩形成的条件。利用二维电阻MHD数值模型，我们考虑了一组磁场配置，其中磁重联可以发生包括哈里斯电流片，无力电流片，和两个合并磁通绳。等离子体参数被认为是日华的特征。数值模拟结果表明，当通过快速热传导或辐射冷却过程有效地消除重联引起的等离子体加热时，在重联区可以形成强等离子体压缩（$\geq 4$）。辐射冷却过程在典型的1 MK日冕中可以忽略不计，但在低日冕/过渡区中却起着重要的作用。发现在重联磁零点处，低β等离子体$β\sim 0.01-0.07$中的等离子体压缩预计最强。
2016-04-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
