Stability and evolution of electromagnetic solitons in relativistic degenerate laser plasmas
研究了线偏振强激光与相对论简并等离子体非线性相互作用形成的电磁孤子的动力学行为。在相对论动力学的慢运动近似下，弱非线性电磁包络的演化由具有局域和非局域非线性的广义非线性薛定谔（GNLS）方程描述.利用Vakhitov-Kolokolov准则，研究了GNLS方程的电磁孤子解的稳定性.利用孤子速度、孤子本征频率以及简并参数$R=p_{Fe}/m_ec$（其中$p_{Fe}$为费米动量，$m_e$为电子质量，$c$为真空中光速）的影响，给出了不同的稳定区和不稳定区.结果表明，从弱相对论$(R\ll1)$到超相对论$(R\gg1)$简并态，稳定区向不稳定区移动，并显著减小.分析预测结果与GNLS方程的模拟结果吻合较好。结果表明，孤立子解是稳定的。然而，运动孤子可以是稳定的或不稳定的，这取决于孤子的速度，本征频率或简并参数的值。后者具有强简并$(R>1)$，最终导致孤子坍缩。
2020-10-28 physics.plasm-ph
Electromagnetic Solitons in Quantum Vacuum
在极强电磁场的极限下，由于光子-光子散射使真空折射率依赖于场的振幅，从而修正了麦克斯韦方程组。在波数小但有限的电磁波存在时，真空表现为色散介质。结果表明，真空极化与反向传播电磁波相互作用中的非线性效应的相互作用可以导致Kadomtsev-Petviashvily孤子的形成，并且在一维结构中，可以形成Korteveg-de-Vries型孤子，这种孤子可以在很长的距离上传播而不改变其形状.
2019-12-16 hep-ph nlin.PS physics.plasm-ph
Large amplitude electromagnetic solitons in a fully relativistic magnetized electron-positron-pair plasma
采用完全相对论性的双流体模型，考虑了弱相对论性$(P\ll nmc^2)$和超相对论性$(P\gg nmc^2)$随机热能的物理机制，研究了磁化正负电子等离子体中纯定常大振幅电磁孤波的非线性传播.这里，$P$是热压，$n$是粒子的数密度，$m$是粒子的质量，$c$是真空中的光速。文献[Phys. Plasmas \textbf{11}，3078（2004）]中的先前理论通过电子和正电子两者的相对论热运动而被推进和推广。在弱相对论区域中，亚阿尔夫孤子和超阿尔夫孤子共存，而在超相对论EP等离子体中，亚阿尔夫孤子只存在.在这两个物理区域中，我们还研究了不同的马赫数和孤子振幅的极限。
2020-06-04 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
Solitary structure formation and self-guiding of electromagnetic beam in highly degenerate electron plasma
本文研究了高频强流电磁场与简并电子等离子体的非线性相互作用。在慢变包络近似下，束流动力学由矢量势和标量势的一对非线性方程描述。数值模拟表明，对于任意的简并度，等离子体支持存在轴对称的2D孤子，这些孤子对小扰动是稳定的。当结构中俘获的功率是孤子振幅的增长函数，大于某一临界值但小于电子空穴所决定的值时，孤子就存在。通过模拟参数接近孤子解的初始高斯光束的动力学过程，验证了所得到的孤子解的鲁棒性。经过几个衍射长度后，光束的轮廓接近于基态孤子的轮廓，并在长距离传输时没有可检测到的畸变。对输入高斯光束的参数远离基态解的情况进行了模拟。结果表明，光束参数在基孤子解参数附近振荡，从而形成振荡波导结构。
2021-04-08 physics.plasm-ph
Fluid simulation studies of the dynamical behaviour of one dimensional relativistic electromagnetic solitons
用数值流体模拟方法研究了一维相对论冷等离子体模型中一类特殊的行波解的时间演化，该解由孤立脉冲形式的电磁波和等离子体波耦合而成（Phys.Rev.Lett. 68，3172（1992）; Phys. Plasmas 9，1820（2002））。结果发现，孤立脉冲，包括一个单一的光峰被困在调制密度结构是长寿的，而结构与多个被困光峰发展的不稳定性在后缘。两个单峰结构的相互作用特性显示出有趣的依赖关系，它们的相对振幅和传播速度，可以理解在非均匀等离子体介质中的传播特性。
2005-12-21 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
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
Coupled circularly polarized electromagnetic soliton states in magnetized plasmas
本文基于流体-麦克斯韦模型，通过多尺度微扰技术推导出耦合非线性薛定谔型方程，揭示了磁化等离子体中存在三种圆偏振电磁矢量孤子对态，并发现磁场强度作为序参量决定孤子类型与频带宽度。
2024-03-22 nlin.PS physics.plasm-ph
Relativistic quasi-solitons and embedded solitons with circular polarization in cold plasmas
在一维相对论麦克斯韦流体模型的框架下，讨论了含不动离子的冷等离子体中局域电磁结构的存在性。新的部分本地化的解决方案被发现与有限差分算法，旨在定位数值精确解的麦克斯韦流体系统。这些解被称为准孤子，它是由一个局域的电磁波陷在一个空间扩展的电子等离子体波中构成的。它们被组织在以矢量势的节点数$p$为特征的族中，并且存在于$ω-V$平面中的连续参数范围中，其中$V$是传播速度，$ω$是矢量势角频率。参数研究表明，常见的完全局域相对论孤子是部分局域准孤子族中的特殊成员。因此，孤子解分支$p>1$参数嵌入准孤子的连续。另一方面，几何论证和数值模拟表明，$p=0$孤子只存在于小振幅或零速度的极限。Maxwell流体模型的直接数值模拟表明，$p>0$准孤子（和嵌入孤子）是不稳定的，会导致尾流激发，而$p=0$准孤子是稳定的.这有助于解释在激光-等离子体相互作用的数值模拟中普遍观察到的类似于$p=0$孤子的结构。
2016-06-09 physics.plasm-ph
Dynamics of relativistic solitons
相对论孤子是一种自陷的、有限大小的、相对论强度的电磁波，它在传播时没有衍射扩展。它们已经在相对论流体近似下被理论预测，并且已经在激光脉冲与等离子体相互作用的多维粒子模拟中被观察到。利用质子成像技术在激光辐照等离子体中观察到了孤子。本文综述了电子-离子等离子体中相对论孤子的许多理论结果。
2004-11-02 physics.plasm-ph
A Multi-Diagnostic Observational Framework for Magnetosonic Solitary Waves During Geomagnetic Storms in Solar Cycles 24 and 25 using Cluster II Mission
University of Science and Technology Meghalaya（梅加拉亚邦科技大学）；Indian Institute of Technology, Mandi（印度技术学院曼迪分校）
本文利用Cluster II任务数据，研究太阳24和25周期磁暴期间磁声孤立波的多诊断观测特征，揭示其可能作为增强地磁活动的前兆。
2026-02-26 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
A laser plasma soliton fusion scheme
National Taiwan University（国立台湾大学）；École Polytechnique（巴黎综合理工学院）
介绍一种基于激光等离子体孤子的新型聚变方案，以DT和pB为燃料，利用孤子电磁场增强聚变截面，通过注入两束激光实现，证明可达到收支平衡，借助相关激光技术有望实现千兆瓦输出。
2026-07-16 physics.optics physics.plasm-ph
Self-trapping of strong electromagnetic beams in relativistic plasmas
研究了强流电磁（EM）束与热相对论等离子体的相互作用。结果表明，热压力带来了一个根本性的变化的动力学-本地化，高振幅，电磁场结构，不能访问一个冷（但相对论）等离子体，现在可以形成在定义良好的条件下。计算了在纯电子等离子体中，自导引机制捕获电磁光束形成稳定的二维孤子结构的例子。
2001-02-23 physics.plasm-ph
