Anticorrelation between Ion Acceleration and Nonlinear Coherent Structures from Laser-Underdense Plasma Interaction
在激光等离子体实验中，我们观察到，离子加速从库仑爆炸的等离子体通道由激光钻孔，被阻止时，多个等离子体不稳定性，如双折射和软管，和非线性相干结构（涡/后孤子）出现在一个超短激光脉冲的尾迹。纵向等离子体密度斜坡的剪裁使我们能够控制这些不稳定性的发生。我们推断，在我们的条件下，当等离子体在临界密度的10%左右时呈现出250 μm量级的梯度（高斯拟合），从而阻碍了加速时，激光脉冲被耗尽到这些结构中。一个有前途的实验装置与长脉冲的证明，使激发一个孤立的相干结构的偏振测量，并在进一步的观点，离子等离子体加速效率的参数研究。
2011-10-26 physics.plasm-ph
Coherent structures and spectral energy transfer in turbulent plasma: a space-filter approach
离子惯性长度量级的等离子体湍流由几种机制介导，包括线性波阻尼、磁重联、薄电流片的形成和耗散、随机加热。现在可以理解，局部相干结构的存在增强了耗散通道和等离子体的动力学特征。然而，到目前为止，还没有正式的方法来量化尺度到尺度的能量转移和空间结构的存在之间的关系。在这封信中，我们量化这种关系的分析结果的二维高分辨率霍尔MHD模拟。特别是，我们采用空间滤波的技术，以获得一个频谱能量通量项定义，在计算域的任何点，跨给定波数的频谱能量的有符号通量。相干结构的表征是通过一个传统的二维小波变换。通过研究谱能流与子波振幅之间的相关性，我们证明了尺度间传递与相干结构之间的密切关系。此外，通过相对于另一个量调节一个量，我们首次能够量化由磁场中的拓扑结构引起的湍流级联的不均匀性。考虑到相干结构的低填充因子（即，它们覆盖一小部分空间），出现80%的光谱能量转移（在直接和反向级联方向上）位于约50%的空间中，并且50%的能量转移仅位于25%的空间中。
2018-03-12 physics.plasm-ph physics.space-ph
Dynamo experiments in torsioned toroidal devices
最近，Shukurov、Stepanov和Sokoloff [ \textbf{Phys. Rev. E 69 (2008)} ]提出，Moebius流可以支持发电机作用。本文证明了一般的扭曲黎曼磁通管中磁场的定常扰动可以支持发电机作用。代替上述参考文献中使用的扭转数，这里的重点是磁通量管的弗伦内扭转。螺旋发电机圆环的恒定扭转、其内半径和环向流与极向流之比之间的关系。螺旋发电机扭转流的自感方程的解可以被求解以产生与$τ_{0}\approx{7.5{\times}Ω^θHz^{-1}m^{-1}}$一样高的Frenet扭转，对于$B_{1}\approx{0.03G}$的诱导稳定扰动，对于$<B^{0}>\approx{45 G}$的施加随机磁场，如在Perm Riemann环面实验中。莫比乌斯带起着螺旋桨偏滤器的作用，它将围绕环面轴的角速度$Ω^θ$印在发电机流上，这里这个作用是由扭转起的。实际上，这种情况对等离子体物理学家来说已经很熟悉了，在仿星器中，扭转很好地替代了托卡马克中外部磁场所起的作用，使磁场沿着等离子体环形装置扭转。假设环道的弱扭转。
2009-01-31 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Coherent keV backscattering from plasma-wave boosted relativistic electron mirrors
本文提出了一种新的亚拍瓦飞秒激光尾流场加速参数方案，使等离子体波进一步加速相对论电子镜成为可能。集成的粒子在细胞模拟，包括镜形成和汤姆逊散射表明，有效的相干后向散射高达keV的光子能量，可以得到与中等驱动器的激光强度和高密度气体目标。
2014-08-21 physics.plasm-ph
Plasma Dipole Oscillation Excited by Trapped Electrons Leading to Bursts of Coherent Radiation
等离子体偶极振荡（PDO）被描述为一个空间局域化的电子块的谐波运动，直到现在，一直是假设的。实际上，等离子体振荡总是作为等离子体波的一部分发生。对等离子体辐射爆发的研究主要集中在等离子体波与电磁波的耦合上。在这里，我们表明，一个非常高的领域PDO可以产生的电子被困在一个移动的训练的势阱。骑在势训练上的电子通过电荷分离相干地构造局部偶极矩。随后的PDO被发现持续稳定，直到其能量完全通过相干辐射发射。在我们的新方法中，运动势由两个轻微失谐的激光脉冲在非磁化等离子体中碰撞提供。辐射的能量在太赫兹光谱区域达到几毫焦耳。所提出的方法提供了一种在实验室中实现PDO作为一种新的辐射源的方法。讨论了PDO作为天体物理射电爆发的一种机制。
2016-12-01 physics.plasm-ph
Visco-elastic fluid simulations of coherent structures in strongly coupled dusty plasma medium
描述粘弹性流体行为的广义流体动力学（GHD）模型经常被用来探索强耦合尘埃等离子体介质在其结晶极限以下的行为。该模型成功地描述了实验观测到的强耦合尘埃等离子体介质的集体简正模。本文着重研究了该模型的非线性动力学特性。具体地说，相干涡补丁的演变正在研究在这个模型的框架内。与牛顿流体和分子动力学（MD）模拟治疗尘埃物种通过汤川势相互作用的比较也被提出。
2014-06-21 physics.plasm-ph
Coherent forward stimulated Brillouin scattering of a spatially incoherent laser beam in a plasma and its effect on beam spray
建立了空间非相干单色激光束在等离子体中传输的前向受激布里渊散射（FSBS）的统计模型。发现散斑的平均功率存在一个阈值，该阈值远低于自聚焦阈值，在该阈值以上，激光束的空间非相干性不能阻止FSBS的相干增长。三维模拟证实了它的存在，并揭示了发病的光束spray以上it.From这些结果，我们提出了一个新的品质因数的控制通过等离子体的空间非相干激光束的传播。
2008-05-20 physics.plasm-ph
Trapping, anomalous transport and quasi-coherent structures in magnetically confined plasmas
磁约束等离子体中的强静电湍流的特征在于由$E\times B$随机漂移产生的粒子轨道的捕获或涡旋。捕获显示产生强烈的影响，测试粒子和测试模式。它确定轨迹的非标准统计：非高斯分布，记忆效应和相干性。俘获轨道形成准相干结构。轨道俘获对湍流等离子体的测试模式有很强的非线性影响。我们确定的背景湍流的统计特性的函数的漂移模式的增长率。我们发现，捕获提供的物理机制中观察到的逆级联漂移湍流和纬向流的产生。
2009-03-12 physics.plasm-ph
Experimental investigations of quasi-coherent micro-instabilities in Ohmic plasmas
本文利用J-TEXT托卡马克远前向集体散射测量实验识别了欧姆等离子体中的ITG和TEM准相干不稳定性，发现ITG模在密度超过临界值后发生频率降低、振幅增强的分岔行为，并伴随离子能量损失增强和约束退化，为ITG不稳定性驱动离子热输运提供了直接实验证据。
2023-10-26 physics.plasm-ph
Coherent subcycle optical shock from superluminal plasma wake
提出利用相对论电子束在密度上升等离子体中产生超光速尾波，通过泡鞘电子相干发射在Cherenkov角处产生具有阿秒级持续时间、高方向性和可调谐频率的孤立亚周期光学冲击波。
2023-09-08 physics.plasm-ph
Kinetic Signatures and Intermittent Turbulence in the Solar Wind Plasma
利用位于1天文单位的Wind航天器的测量结果，在太阳风等离子体中观察到动力学过程与间歇性湍流之间的联系。特别是，动力学效应，如温度各向异性和等离子体加热集中在相干结构，如电流片，这是不均匀分布在空间附近。此外，这些相干结构优先发现在等离子体不稳定的镜像和消防水龙带不稳定性。在这些区域中的不均匀加热（其存在于磁场平行和垂直温度分量中）导致质子比在典型的稳定等离子体条件下热至少3-4倍。这些结果提供了一个新的理解动力学过程中的湍流制度，线性弗拉索夫理论是不足以解释非高斯结构附近的非均匀等离子体动力学。
2012-04-13 physics.plasm-ph physics.space-ph
Radiative cooling induced coherent maser emission in relativistic plasmas
本文通过从头算高分辨率动理学模拟，首次揭示强磁化介质中经历同步辐射冷却的相对论性等离子体可经由电子回旋脉泽不稳定性自发产生相干线偏振辐射，且辐射损失延长了相干放大持续时间，为脉冲星发射和快速射电暴等天文现象提供了新解释。
2024-09-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Sequential terahertz pulse generation by photoionization and coherent transition radiation in underdense relativistic plasmas
采用三维粒子模拟方法研究了双色超短光脉冲与低密度氦气相互作用系统（$> 10^{19}\,\mathrm{W/cm}^2$）产生的太赫兹辐射.太赫兹场被证明是由两种机制依次发生，即，光电离-感应辐射（PIR）的双色脉冲和相干跃迁辐射（CTR）的尾场加速电子逃逸等离子体。对于原子密度为$> 10^{17}\,\mathrm{cm}^{-3}$的等离子体，CTR被证明是主导过程，提供具有高达$100\,\mathrm{GV/m}$的场强和超过$1\,\mathrm{mJ}$的能量的THz突发。为PIR和CTR过程开发了分析模型，该模型正确地再现了模拟数据。
2017-09-14 physics.plasm-ph
Understanding Plasma Turbulence Through Exact Coherent Structures
本文提出利用周期轨道理论分析等离子体湍流，通过数值优化提取相干结构，揭示混沌运动中的秩序，为预测和控制聚变输运提供新方法。
2025-05-25 nlin.CD physics.plasm-ph
Coherent transport structures in magnetized plasmas II: Numerical results
在一对相连的文章（分别称为文章I和II）中，我们应用从动力系统的研究中借来的拉格朗日相干结构的概念到磁场配置，以区分磁力线具有不同行为的区域。在本文中，第二篇文章，我们通过数值计算的方法，研究的情况下的拉格朗日相干结构的二维磁位形的两个岛链产生的磁重联和非线性演化的时间。与以前的结果相比，通过假设一个固定的磁场配置，使我们能够探索粒子速度的依赖性的传输势垒。
2017-12-02 physics.plasm-ph
Single-Cycle High-Intensity Electromagnetic Pulse Generation in the Interaction of a Plasma Wakefield with Nonlinear Coherent Structures
在无碰撞等离子体中，相干非线性结构（如子周期孤子、电子涡旋和尾流朗缪尔波）与强尾流波的相互作用可以用来产生超短电磁脉冲。相干非线性结构的电磁场被入射尾波的电子密度调制部分反射，形成单周期高强度电磁脉冲。由于多普勒效应，该脉冲的长度比相干非线性结构的脉冲的长度短得多。这个过程是用二维粒子模拟来说明的。所考虑的激光等离子体相互作用制度，可以在今天的实验中实现，并可用于等离子体诊断。
2005-11-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Riemannian isometries of twisted magnetic flux tubes and stable current-carrying solar loops
本文给出了微分几何在等离子体物理中应用的两个例子：第一个是由扭曲通量管的黎曼度规导出的约束方程的计算和求解。在这种情况下，弗伦内扭转和曲率之间的约束得到的非均匀螺旋磁通量管轴。在第二个模型中，通过假设等离子体丝是稳定的，得到了载流太阳环的几何和拓扑约束。这类似于Liley [（等离子体物理（1964）]在磁表面的磁流体平衡情况下的早期计算。结果表明，等离子体中沿等离子体丝的电流分量与穿过等离子体丝的电流分量之比与等离子体的弗伦内挠率和曲率之间存在一定的关系。计算的螺旋等离子体细丝的扭转和曲率成比例。施加在电流上的能量稳定性条件的约束被用来解决剩余的磁流体动力学（MHD）方程，这反过来又允许我们计算磁螺旋度，并从他们的扭曲和扭曲的拓扑数。磁场能量也计算从MHD方程的解决方案。
2007-02-12 astro-ph gr-qc physics.plasm-ph
Wakefield amplification via coherent Resonant excitation with two copropagating laser pulses in homogeneous plasma
University of Lucknow（勒克瑙大学）；Defence Research and Development Organization（国防研究与开发组织）；University of Delhi（德里大学）
研究通过两束同向传播激光脉冲的相干共振激发在均匀等离子体中实现Wakefield放大，通过调整脉冲时间和间隔，发现当脉冲间隔接近等离子体波长的四分之一时，可实现Wakefield的最大放大，达到单脉冲的三倍。
2026-03-23 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Coherent effects in the stochastic electrodynamics of two-fluid plasma
随机电磁场在等离子体中无处不在，最常见的例子是热源的电磁辐射。它们应该对等离子体中的电子和离子施加一个随机力，给它们的运动增加一个随机分量。随机波动量的乘积，如速度和磁场，通过等离子体的双流体模型的动力学方程进行关联，则应表现出非零平均值。这种影响的调查需要空间光谱表示的非线性方程的双流体模型。在无限域上定义的CK函数及其母函数和梯度分别为螺线管场、标量场和无旋场提供正交基，便于坐标空间到模空间的变换.本文建立了一个研究双流体等离子体中随机电磁场随机力相干效应的理论框架，并讨论了由其结构得出的一些结果。方位对称模式被证明是唯一的受益者的随机模式在产生非随机效应的合作。形式主义也有利于调查之间的相互作用的可压缩动力学，这在等离子体压缩，加热和约束和不可压缩动力学，这是参与湍流和自组织等现象中起着核心作用。
2012-08-08 physics.plasm-ph
Nonlinear Energy Transfer Analysis between Coherent Modes in Developing Plasma Turbulence
Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究等离子体中非线性模式相互作用的能量传输，通过非线性波相互作用分析RT和DW模式的能量转移，验证计算方法在湍流发展中的适用性。
2026-08-28 physics.plasm-ph
Coherent Control of Relativistic Electron Dynamics in Plasma Nanophotonics
本文提出利用纳米工程介电纳米柱靶操控局部场，实现相对论电子的亚飞秒、纳米尺度相干控制，实验和模拟证明其可增强加速并调控电子方向性，同时预测可形成亚飞秒电子束团，为激光加速器和等离子体技术发展提供新途径。
2024-11-26 physics.plasm-ph
Electron acceleration by coherent laser pulse echelons in periodic plasma structures
我们考虑了一种可能性，使用一个梯队的相互相干的激光脉冲产生的新兴的CAN（相干放大网络）技术的直接粒子加速周期性等离子体结构。等离子体结构仅在Single Shot中存活。然而，由于它的简单性和预计非常低的生产成本，该结构可以在每一个千赫重复率的激光发射中被替换。我们讨论共振和自由流配置。共振等离子体结构可以捕获较长激光脉冲的能量，但限于约10^{14}\{ \rm W/cm^{2}}的中等激光强度，并且对结构质量非常敏感。自由流配置可以在高于10^{18}\，{ \rm W/cm^{2}}的激光强度下存活数十飞秒，使得远高于{ \rm TeV/m}的持续加速速率是可行的。在我们的完全电磁相对论粒子在细胞（PIC）模拟中，我们显示了一个测试电子聚束增益高达120\，{ \rm GeV}的距离为5.3\，{ \rm cm}。
2013-06-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Lagrangian coherent structures and plasma transport processes
用动力学系统框架描述了磁场中等离子体的输运过程。对于具有一个自由度的周期系统，庞加莱映射提供了相空间的分裂成粒子具有不同类型运动的区域：周期，准周期或混沌。这些区域的边界是运输障碍;即，在系统的整个演化过程中，轨迹不能跨越这些边界。拉格朗日相干结构（LCS）将这种方法推广到具有最一般时间依赖性的系统，将相空间分裂成具有不同定性行为的区域。这导致了有限时间传输障碍的定义，即轨迹在有限的时间内不能穿过障碍。该方法可用于识别动力系统中的快速再循环区域，并表征它们之间的传输。
2015-07-27 physics.plasm-ph
Coherent transport structures in magnetized plasmas, I : Theory
在一对相连的文章（分别称为文章I和II）中，我们应用从动力系统研究中借来的拉格朗日相干结构（LCS）的概念来研究磁场的配置，以区分磁力线具有不同行为的区域。在本文中，文章我，在回顾的定义和性质的LCS，我们展示了如何将这个概念框架可以应用到磁化等离子体中的粒子输运的研究。因此，我们引入一个简化的模型，使我们能够明确考虑的情况下，磁配置演变的时间尺度上的粒子通过配置的渡越时间。与以前的作品在这个主题上，这种分析需要一个系统，是非周期性的时间进行调查。在这种情况下，庞加莱映射技术不能应用，LCS仍然是唯一可行的工具。
2017-12-07 physics.plasm-ph
Self-organization of dissipative and coherent vortex structures in non-equilibrium magnetized two-dimensional plasmas
利用第一性原理微观朗之万动力学方法，研究了平面几何条件下非平衡磁化等离子体的性质。等离子体的非平衡态是由于电荷的复合和产生而维持的，本文研究了非平衡稳态磁化等离子体的内在微观结构，特别是粒子间的关联和涡旋结构的自组织。模拟已经进行了广泛的参数，包括强等离子体耦合，高电荷复合和产生率，和强烈的磁场。模拟结果表明，非平衡复合和产生过程触发了二维等离子体中远离热平衡的有序耗散或相干漂移涡旋态的形成.这是显而易见的，从不寻常的性质的二元分布和行为的库仑能量的系统，这原来是相当不同的典型的平衡态的等离子体在相同的条件下。
2010-07-04 cond-mat.other physics.plasm-ph
Nanoscale femtosecond imaging of transient hot solid density plasmas with elemental and charge state sensitivity using resonant coherent diffraction
在这里，我们建议利用低能量带宽，小波长和穿透功率的超短脉冲从XFEL的共振小角散射（SAXS）的等离子体结构在激光激发等离子体。小角度散射允许检测前向散射方向上的纳米级密度波动。典型地，来自激光激发等离子体的SAXS信号预期由自由电子分布支配。我们提出，当X射线能量与两个束缚态之间的电子跃迁共振时，离子散射信号变得可见（共振相干X射线衍射，RCXD）。在这种情况下，散射截面显著增加，使得来自离子的X射线散射的信号相对于自由电子散射背景形成轮廓，这允许以高空间和时间分辨率测量不透明度和导出量，基本上仅受X射线波长和定时的限制。在这样高的空间和时间分辨率下导出离子空间分布、电荷态分布和等离子体温度等物理量，将使短脉冲激光与固体相互作用中的大量过程，如穿孔和激波传播、扩散和不稳定性动力学、电子输运、加热和超快电离动力学等，可以直接进行实验观测。
2015-08-17 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
Wavelet Methods for Studying the Onset of Strong Plasma Turbulence
小波基函数是分析包含不同空间尺度局域相干结构的湍流的一种天然工具。在这里，小波被用来研究发病和随后的过渡到充分发展的湍流从层流状态。最初应用于中性流体湍流，迭代小波技术分解成相干和非相干的贡献领域。与傅立叶功率谱、有限时间李雅普诺夫指数（FTLE）和简单的湍流度量（如场增量的非高斯统计）相比，小波技术提供了湍流发生的定量度量，并跟踪到充分发展的湍流的过渡。小波方法不对相干电流片的结构或等离子体模型作任何假设。相干子波和非相干子波的时间演化分别与等离子体的磁场能量和等离子体的热能高度相关。湍流的开始被确定为在一个范围内的尺度和相应的相干分量下降的非相干波动的背景的快速增长。这暗示了将相干和非相干小波波动解释为相干结构的度量（例如，电流片）和耗散。的比例的非相干相干波动$R_{ic}$被发现是相当均匀的不同的等离子体模型，并提供了一个经验阈值湍流发病。该技术是通过例子来说明。首先，它适用于开尔文-亥姆霍兹不稳定性从不同的模拟模型，包括完全动力学，混合动力（动力离子/流体电子），霍尔MHD模拟。其次，它被应用到发展的湍流下游的弓形激波在磁层模拟。
2018-12-03 physics.plasm-ph
Observation of quasi-coherent density fluctuation in scrape-off layer enhancing boundary transport in high-betaN hybrid plasmas on DIII-D
本文报道了用多普勒后向散射系统在DIII-D托卡马克的刮去层（SOL）区观测到的准相干密度涨落（QCF）。在电子回旋加速器加热期间，在具有近双零偏滤器（DND）形状的高功率、高性能混合等离子体中观察到这种QCF。这种模式与陡峭的SOL密度分布相关，并导致ELMs之间的粒子和热通量显着升高。SOL QCF是一种长波长的离子尺度涨落，在等离子体框架中沿离子反磁方向传播。它的径向扩张约为1.5-2厘米，远远超过了DIII-D上热通量的典型宽度。此外，SOL QCF没有表现出任何明确的依赖于有效的SOL碰撞性，因此可能会提出问题的控制等离子体-材料的相互作用在低碰撞性等离子体中的斑点诱导的运输减少。使用BOUT++与5场简化模型进行线性模拟，并与实验观察结果进行比较。模拟结果表明，SOL密度梯度可以驱动一个类高斯密度扰动，其峰值位置和密度扰动的径向宽度与实验结果一致.
2021-03-19 physics.plasm-ph
Energetic spin-polarized proton beams from two-stage coherent acceleration in laser-driven plasma
我们提出了一个方案来克服自旋极化离子加速中极化损失的巨大挑战。当拍瓦级激光脉冲穿透由双层平板和预极化卤化氢气体组成的复合等离子体靶时，激光驱动的等离子体在靶中产生了一个强的准静态纵向电场。该场具有变化的漂移速度，通过两阶段相干加速过程有效地提升预极化质子。它的优点是不仅能获得高能量的束流，而且能消除加速质子的不希望的极化损失。我们通过哈密顿量分析研究了质子动力学，特别是推导了触发两级相干加速的阈值。为了证实理论预测，我们进行了三维PIC模拟，其中前所未有的质子束的能量接近半GeV和极化比$\sim$ 94\%。
2020-11-20 physics.acc-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
The Plasma Universe: A Coherent Science Theme for Voyage 2050
在回顾2050年航行过程中的白皮书以及2019年10月在马德里公开介绍了其中一些论文之后，我们作为白皮书的主要作者确定了一个连贯的科学主题，超越了主题团队的结构划分。本说明旨在强调这一协同科学主题，并使专题小组和Voyage 2050高级委员会意识到这些主题的广泛重要性以及它们在全球科学界的广泛支持。
2021-04-16 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.plasm-ph
Plasma Relaxation and Topological Aspects in Hall Magnetohydrodynamics
将Parker等离子体弛豫过程的磁流体力学（MHD）公式推广到Hall MHD。霍尔磁流体贝尔特拉米条件下的挠率系数α现在证明与“位涡”成正比。“如果霍尔MHD拉格朗日乘数β也与“位涡”成正比，那么霍尔MHD贝尔特拉米条件就相当于二维（2D）流体力学中的“位涡”守恒方程。霍尔磁流体力学中磁场线的缠绕模式似乎以与二维流体力学中的“位涡”线相同的方式演变。
2012-05-22 physics.plasm-ph
Decoupling and coherent plasma oscillations around last scattering
重子-光子流体退耦的相干性质被认为是一个有效的非线性薛定谔方程的宏观波函数，指定的相干态的指数。本文研究了等离子体中大尺度凝聚体形成前过渡声学湍流的产生及其对CMB功率谱的影响。对于足够大的波数$k$以及弱非线性和完全无序的初始条件，导出了{ \it波数}空间中CMB多普勒谱$E(k)$（角度平均）的标度$k^{-1}$律。使用最新的WMAP数据，它表明，所谓的第一声峰表示（在补偿频谱形式）的频谱$E(k)$在冷凝物形成过程的一个相当先进的阶段的预冷凝分数。
2007-11-25 astro-ph nlin.CD physics.plasm-ph
Generation and Observation of Coherent, Long--Lived Structures in a Laser--Plasma Channel
在最近的实验中，在相对论强度的激光脉冲与低密度等离子体相互作用，质子照相技术显示的证据长寿命的场结构后产生的自沟道的激光脉冲。我们提出了这种相互作用机制的二维粒子细胞模拟，其中类似结构的动力学已经解决了高的时间和空间分辨率。一个轴对称的场图案，类似于孤子和涡旋结构，已被观察到。目前正在研究这种结构的物理性质，并与实验数据进行比较。
2007-02-21 physics.plasm-ph
Small-scale inhomogeneity effects on coherent solar radio emission
本文利用2.5维PIC模拟研究日冕等离子体不均匀性对环束高能电子激发射电波的影响，发现束流与ECM不稳定性可被触发并产生斑马条纹频谱，且不均匀密度或温度影响波的带宽和位置，可用于诊断太阳射电暴源区等离子体性质。
2025-02-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Coherent Transition Radiation from Relativistic Beam-Foil Interaction in the Terahertz and Optical Range
利用二维粒子模拟方法研究了相对论电子束与过密等离子体箔相互作用产生的相干渡越辐射。定义明确的单电子束均匀的轮廓或具有子结构被认为是各种束等离子体参数。其主要目的是模拟复杂的光束等离子体条件，经常发现，例如，在强烈的激光等离子体相互作用。CTR的时间，角度和光谱分布的关键属性进行了识别。几个饱和效应，由于光束能量，尺寸和箔密度被发现的CTR能量，和不同的光谱成分，如在太赫兹（THz）和光学范围的依赖性不同。详细的子结构的光束也影响很大的辐射产生，导致独特的高次谐波分量。探索了电子的动能从亚MeV到几十GeV。对于少数MeV的电子束，箔等离子体对束动力学和相关CTR生成的影响，类似于从强烈的激光-等离子体相互作用中产生的热电子的CTR。这些结果可能会发现重要的应用在光束诊断无论是在激光等离子体加速或传统的加速器。它们也可以用来设计使用可调谐电子束的新型THz辐射源。
2019-02-13 physics.plasm-ph
Study of Coherent and Incoherent Plasma Emissions: Role of Plasma Wave Excitation and Breaking
在这里，我们实验映射的电子等离子体波在激光固体相互作用的动力学。我们做了时间分辨测量的二次谐波和硬X射线产生的相互作用的强（$10^{16} W cm^{-2}$，100 fs，800 nm）激光与固体表面上产生的预等离子体。在这个时间分辨研究中探索的参数空间包括尺度长度、激光偏振和激光强度的变化。这些测量一起完成带来了强驱动的电子等离子体波行为的新功能，这还没有被实验探索到目前为止。我们根据共振吸收和破波机制对结果进行建模。谐波和X射线发射显示出对比的行为，这表明试图通过蛮力来提高谐波效率的陷阱。然而，通过简单的调整，我们观察到，硬X射线可以增强或控制高达两个数量级和二次谐波高达一个数量级的最佳条件下。这些结果将有助于我们理解短波长产生和快速粒子产生的控制机制，以开发更有效的应用源。
2003-08-23 physics.atom-ph physics.plasm-ph
On the Identification of Coherent Structures in Space Plasmas: the Magnetic Helicity-PVI Method
等离子体湍流可以看作是由大小尺度相干结构组成的磁景观。在这个复杂的网络中，大的螺旋磁管可能被小尺度的磁重联事件（电流片）分开。然而，在连续的数据流中识别这些磁性结构一直是一项具有挑战性的任务。在这里，我们提出了一种方法，能够表征湍流太阳风的大尺度和小尺度结构的基础上，结合使用的过滤磁螺旋度（$H_m$）和增量的偏方差（PVI）。这种简单的，单航天器技术，已验证第一次通过直接数值模拟等离子体湍流，然后应用于数据从帕克太阳探测器（PSP）的任务。这种新颖的分析，结合$H_m$和PVI方法，揭示了大量的通量管填充太阳风和不断合并的接触区域，磁重联和粒子加速可能发生。
2020-10-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Electron vortex magnetic holes: a nonlinear coherent plasma structure
我们报道了一种新型的亚质子尺度磁洞的性质，这种磁洞是在二维粒子模拟中发现的。模拟是用离子与电子质量比的实际值进行的。这些结构，电子涡旋磁孔（EVMH），具有圆形横截面。磁场凹陷与花瓣状轨道中的被捕获电子群体提供的抗磁方位电流相关联。被捕获的电子群体提供平均方位角速度，并且由于捕获优先选择高螺距角，因此垂直温度各向异性。该结构产生的初始扰动的过程中的湍流演化的等离子体，是稳定的至少100个电子陀螺周期。我们已经验证了EVMH模型进行测试粒子和PIC模拟的孤立结构在一个均匀的等离子体。研究发现，只要在结构位置存在初始垂直温度各向异性，就可以形成（准）稳定结构。这些结构的性质（规模大小，被困人口等）。能够解释观测到的地球等离子体片中磁洞的性质。在其他天体物理等离子体中，EVMH也可能有助于短尺度长度的湍流特性，如湍流度。
2014-12-18 physics.plasm-ph
Analytical theory of coherent radiation and radiation friction in laser-plasma collisions
ELI Beamlines facility, The Extreme Light Infrastructure ERIC（极亮基础设施欧洲研究联合体 ELI光束线设施）；National Research Nuclear University MEPhI（莫斯科国立核研究大学 MEPhI）；Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院应用物理研究所）；Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术学院）；Deutsches Elektronen–Synchrotron DESY（德国电子同步加速器 DESY）；FNSPE, Czech Technical University in Prague（捷克布拉格理工大学 FNSPE）
本文发展了密集带电粒子束与强激光脉冲对头碰撞中相干辐射和相干辐射摩擦的分析理论，发现前向和后向低频相干辐射主导能量动量损失，并推导了平均动量损失的标度律。
2026-05-27 physics.plasm-ph
Coherent ultra-broadband laser-assisted injection radiation from a laser plasma accelerator
在激光尾场加速器（LWFA）中注入电子，观察到强烈的相干超宽带超短脉冲辐射闪光，这与电子在< ~ 1 $μ$ m距离内从静止加速到接近光速的过程相一致。闪光是足够明亮的诱导光学材料的大的非线性折射率的变化，我们估计一个源的亮度温度为~ $10^{18}$ K。我们目前的闪光光谱，相干性，脉冲持续时间，偏振和角分布的测量，提供一个详细的图片在LWFA的电子注入动力学。这些是离轴电子的激光辅助注入的特征，其保留了尾流相干性。
2018-09-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Benchmark for two-dimensional large scale coherent structures in partially magnetized ExB plasmas -- Community collaboration & lessons learned
本研究通过十七个国际代码对部分磁化ExB潘宁放电进行基准测试，验证了旋转辐条频率及关键等离子体特性的一致性，并总结了未来基准测试与模拟软件开发的实践经验。
2025-10-24 physics.plasm-ph
Coherent diffraction radiation of relativistic terahertz pulses from a laser-driven micro-plasma-waveguide
提出了一种利用高功率激光辐照微等离子体波导产生孤立的相对论太赫兹脉冲的方法。当激光脉冲进入MPW时，产生高电荷电子聚束，并通过横磁模式加速到~ 100 MeV。当电子聚束离开MPW时，电子能量的实质部分通过相干衍射辐射转移到THz发射。我们证明了这个过程与三维粒子在细胞模拟。辐射的频率由入射激光持续时间确定，并且发现辐射能量与电子聚束的电荷强烈相关，这可以通过MPW靶的激光强度和微工程来控制。我们的模拟表明，100-mJ水平的相对论强THz脉冲，可调谐频率可以在现有的激光设备，和总效率达到1%。
2019-04-16 physics.optics physics.plasm-ph
Prediction of temperature barriers in weakly collisional plasmas by a Lagrangian Coherent Structures computational tool
拉格朗日相干结构分析是解释磁化等离子体中输运势垒形成的有效数学方法。这样的LCS，借用流体动力学理论，可以被认为是隐藏的骨架系统，并可以用于研究广泛的传输机制，甚至在等离子体。在本文中，我们证明了这种结构可以特别有用的潜在的隐藏路径管理的磁场线在混沌磁场的运动。为了进行这样的分析，我们开发了一个数值工具，能够检测LCS的一般动力系统。该工具是能够处理一般的坐标系，它被证明是匹配与其他技术已经用于分析混乱的磁场，例如连接长度。在描述了计算工具之后，我们重点讨论了热输运方程以及LCS的温度分布和拓扑结构之间的比较。我们提供的证据表明，数值模拟能够重现类似于RFP实验中观察到的温度分布，我们的工具成功地预测了温度梯度的位置。结果表明，在混沌区域内，场线运动是远离随机和隐藏模式的存在允许发展的高温梯度。
2021-03-30 physics.plasm-ph
Formation and Evolution of Coherent Structures in 3D Strongly Turbulent Magnetized Plasmas
本研究综述三维强湍动磁化等离子体中相干结构的形成与演化，指出其是磁能耗散为粒子动能的关键场所，强调二维孤立研究电流片与磁重联的局限性，需结合三维真实环境建模。
2023-03-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Plasma Relaxation and Topological Aspects in Electronmagnetohydrodynamics
将磁流体力学（MHD）中等离子体向最小磁能态的弛豫过程的Parker公式推广到电子磁流体力学（EMHD）。在EMHD的磁场能量的下限是由磁场和电子涡度场拓扑结构，并示出进一步减少在EMHD的总电子流动能和总电子流拟能的总和成比例的量。EMHD Beltrami条件等价于二维流体力学中的位涡守恒方程，扭转系数与位涡成正比。因此，磁场线的缠绕模式似乎以与2D流体动力学中的“位涡”线相同的方式演变。
2016-05-18 physics.plasm-ph
Coherent nonlinear oscillations in magnetohydrodynamic plasma
采用伪谱方法对二维和三维单流体磁流体动力学方程组进行了直接数值模拟。在Alfvén共振下，观察到动力学变量和磁变量之间可逆的周期性能量交换。振荡被确定为非线性色散Alfvén波，已被预测较早的理论基础，但没有观察到在大规模的数值模拟。系统地研究了它们在各种初始条件和阿尔芬速度范围内的发生。基于二维不可压缩单流体MHD方程的有限模态表示的分析再现了这些振荡的基本特征。
2019-04-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
White-light parametric instabilities in plasmas
由等离子体中的部分相干辐射驱动的参数不稳定性由广义统计Wigner-Moyal方程组描述，形式上等价于全波方程，耦合到等离子体流体方程。本文导出了部分相干泵浦场驱动的受激喇曼散射的广义色散关系，揭示了色散增长率与辐射场的相干宽度$σ$的关系，后向散射（三波过程）用$1/σ$标度，直接前向散射（四波过程）用$1/σ^{1/2}$标度。我们的结果表明，通过适当地使用宽带泵浦辐射场来控制这些不稳定性的增长率的可能性。
2007-04-21 physics.plasm-ph
Spontaneous formation of magnetic dipoles by interaction of intense laser with overdense plasma
当激光场入射到过密等离子体上时，它无法穿透过密等离子体内部。然而，它的一部分能量通过各种机制（例如真空和$\vec{J} \times \vec{B}）加热[1，2]）转移到电子。这些高能电子在等离子体内部的动力学是一个非常有趣的领域。本文用二维PIC（Particle-In-Cell）模拟方法证明了当强激光脉冲入射到过密靶上时，会产生高能电子，这些高能电子自发地组织起来形成相干结构。这些相干结构被观察到具有与EMHD（电子磁流体动力学）模型[3]的解所显示的类似的动力学特征。值得注意的是，EMHD是一个近似模型，适用于非相对论性电子的动力学。然而，在这些模拟中，由于激光强度非常高，电子能量处于相对论状态。因此，它表明，相对论动力学也允许存在鲁棒相干结构。在粒子水平上观察到有趣的动力学行为，这表明相干结构在其折叠中吸收背景电子，随后以更高的能量发射它们。
2020-03-20 physics.plasm-ph
Resonant Compton scattering of electromagnetic waves in a quantum plasma
本文利用集体Klein-Gordon-Maxwell模型研究了量子等离子体中静电模式下γ射线区的类拉曼过程对相干电磁波的共振散射。最不稳定的模式的增长率进行了理论计算，结果被发现是更有效的比非相干康普顿散射的电磁波的临界振幅以上的单个电子。该模型不能预测存在于Klein-Gordon-Maxwell模型中的拉曼散射。这些结果与在即将到来的实验室实验或天体物理物体中产生的相干伽马射线有关。
2013-05-30 physics.plasm-ph
Thomson and Collisional Regimes of In-Phase Coherent Microwave Scattering Off Gaseous Microplasmas
经典微等离子体中的电子总数可以通过弹性同相相干微波散射（CMS）进行非侵入性测量。在这里，我们建立了一个理论基础的CMS诊断技术，重点是汤姆逊和碰撞散射短，薄的非磁化等离子体介质。诊断的实验验证随后进行通过线性偏振，可变频率的微波散射激光诱导的空气为基础的微等离子体与不同的电离和碰撞功能。也就是说，进行的研究包括验证短偶极子样辐射行为，等离子体体积成像通过增强电荷耦合器件（ICCD）摄影，和测量的相对相位，总散射截面，和总电子数$N_e$在所产生的等离子体丝绝对校准后，使用介电散射样品。该论文的研究结果表明，理想的诊断在汤姆森“自由电子”制度-其中详细的等离子体和碰撞性质的知识（这往往是难以准确地表征由于不均匀性，局部温度和密度的潜在影响，目前的物种，等等）是不必要的提取$N_e$从散射信号。
2021-09-22 physics.plasm-ph
Gyrokinetic theory of magnetic structures in high-beta plasmas of the Earths magnetopause and of the slow solar wind
利用包含有限Larmor半径效应的回旋动力学描述，研究了由电场和磁镜力共同作用捕获共振粒子的非线性效应.一个一般的非线性解决方案，发现支持的非线性所产生的共振粒子，捕获的平行电场和磁镜力的联合行动。应用这些结果的空间等离子体的条件下，我们表明，在磁鞘等离子体中，相干非线性磁抑郁可能会产生与非线性镜模式和支持的人口的陷阱离子形成一个驼峰的分布函数。这些物体可能是孤立的，也可能是由弱相关结构组成的训练（椭圆余弦波）。在太阳风和地球磁层顶中，电子和离子温度各向异性，具有相同的数量级，我们发现了相同形式的相干磁洞，这是由于两个分支的非线性磁声模式，电子镜和场膨胀模式，也包括动力学Alfven模式，并支持的人口的捕获电子。局部磁孔可以具有平行于磁场并沿其强烈伸长的移动倾斜板或椭圆体的形式，其沿磁场传播并可以通过等离子体流在垂直方向上对流。虽然离子镜结构是纯压缩磁性的，具有可忽略的磁扭转和电场，磁声和动力学Alfven结构具有有限的静电势、磁压缩和磁扭转，但垂直和平行磁场的比率仍然很小。
2017-05-08 physics.plasm-ph
MHD activity induced coherent mode excitation in the edge plasma region of ADITYA-U Tokamak
本文研究了 ADITYA-U 托卡马克边缘等离子体中由 MHD 活动诱导的相干密度和电势涨落，发现当 m/n=2/1 的 MHD 模式幅度超过 0.3-0.4% 阈值时，会激发具有不同模结构的相干模式，其潜在机制是环向磁场 1/R 依赖性导致的谐波耦合激发环状流高频分支。
2024-07-23 physics.plasm-ph
Fluid theory of coherent magnetic vortices in high-beta space plasmas
在地球和土星的磁鞘和太阳风中的原位观测揭示了阿尔文涡旋的存在，它是从流体长度到几个离子长度的尺度范围内的间歇性结构。密度和与之相关的磁场对于较高的等离子体β似乎是可压缩的。到目前为止，只知道不可压缩的阿尔文涡。受空间等离子体观测的启发，我们提出了一个新的高β等离子体中磁涡旋的模型，该模型具有各向异性的温度，可压缩的密度和磁场，其典型的尺寸范围从流体到离子尺度。在磁流体尺度下，我们发现了新的非传播场对准圆柱形单极子和倾斜的传播偶极子。它们的横向磁场和速度波动是一致的，但不是完全相同的，{它们表现出密度和可压缩磁场波动$δn$和$δB_\Vert$局限于涡核内部。在存在热各向异性和声学效应的情况下，它们可能是相关的或反相关的$δn/δB_\Vert={\rm constant}\gtrless 0$ ;沿磁场的速度低于离子热速度的波动总是相关的。在离子或动力学尺度上（具有最小半径$\sim c/ω_{pi}, ρ_{L i}$）{并且在没有声学扰动的情况下}，只有偶极阿尔文涡旋以与流体尺度下的那些涡旋相似的性质存活，除了它们的$δn/n_0$达到$δB_\Vert/B_0$的水平。在动力学尺度上，我们也发现压力平衡的偶极结构，具有有限的平行电场$E_\Vert$和纯压缩磁场扰动。
2020-04-15 physics.plasm-ph
