Electromagnetic and Centrifugal Effects on Plasma Acceleration in the Magnetic Nozzle
本文研究磁喷嘴中电磁与离心效应对等离子体加速的影响，揭示旋转与磁场耦合的额外加速机制，并证明跨声速、跨阿尔芬稳态解的唯一性与稳定性。
2025-06-24 physics.plasm-ph
Satisfying the Direct Laser Acceleration Resonance Condition in a Laser Wakefield Accelerator
在这个过程中，我们表明，当驱动激光脉冲重叠的激光尾流场加速器（LWFA）中的捕获的电子，这些电子可以获得能量从直接激光加速（DLA）在延长的距离，尽管激光和唤醒的演变。通过模拟，激光和电子束的性质的演变被量化，然后在这种变化的背景下，DLA的共振条件进行检查。我们发现，虽然从LWFA产生的电子不能连续满足DLA共振条件，但它们仍然可以从DLA获得大量的能量。
2015-02-26 physics.plasm-ph
Ion Acceleration by the Radiation Pressure of Slow Electromagnetic Wave
当离子被激光脉冲的辐射压力加速时，它们的速度不可能超过激光群速度，当它小于真空中的光速时。这是证明在两种情况下，对应于薄箔靶照射的高强度激光和钻孔的激光脉冲在扩展的等离子体伴随着无碰撞冲击波的形成。结果表明，在无碰撞冲击波前沿加速的离子束是不稳定的，存在Buneman类不稳定性和Weibull类不稳定性，导致离子能谱展宽。
2012-06-21 physics.plasm-ph
Intrinsic parallel rotation drive by electromagnetic ion temperature gradient turbulence
利用电磁回旋理论，对平行流的准线性本征驱动（包括平行残余应力、动应力、交叉Maxwell应力以及由电磁离子温度梯度（ITG）湍流引起的平行湍流加速）进行了解析计算。与通常的残余应力一样，动应力和横向麦克斯韦应力也通过它们的发散进入平均平行流速方程。沿总磁场（包括平衡磁场和脉动径向磁场）的离子压力梯度驱动的湍流加速不能写成应力发散，而应视为局部源/汇。所有这些项都可以提供内在的平行旋转驱动。电磁效应使非共振静电应力减小甚至逆转，而共振静电应力增强。非共振和共振湍流加速项也被电磁效应增强。我们的实验观测结果的可能影响进行了讨论。
2016-11-17 physics.plasm-ph
Betatron resonance electron acceleration and generation of quasi-monoenergetic electron beams using 200fs Ti:Sapphire laser pulses
利用钛宝石激光脉冲与低密度He气体射流等离子体相互作用，产生了准单能电子束（峰值能量~17- 22 MeV，发散角~ 10 mrad，能散~20%）。激光脉冲宽度为200 fs，聚焦强度为~ 2.1 × 10^18 W/cm ^2。观察到激光脉冲在等离子体中的两个自聚焦阶段。两组加速电子也观察到与这些阶段的沟道，是由于电子感应加速器共振加速机制。这是支持使用代码EPOCH和详细的理论分析表明，目前的实验条件下进行的二维PIC模拟更有利于电子感应加速器共振加速和准直，准热/准单能电子束的产生。
2017-06-24 physics.plasm-ph
Surfatron acceleration of a relativistic particle by electromagnetic plane wave
研究了相对论性带电粒子在平面慢电磁波和背景均匀磁场中的运动。波垂直于背景场传播。在一定条件下，波与粒子的拉莫尔运动之间的共振是可能的。捕获到这种共振导致粒子沿着波前加速（表面加速器加速）。我们分析了捕获现象，并表明被捕获的粒子永远不会离开共振，其能量无限增长。共振散射也进行了研究。我们发现，这种散射的粒子能量的扩散增长的结果。最后，我们估计能量损失由于辐射的加速粒子。
2010-11-09 nlin.CD physics.plasm-ph
Simple Scalings for Various Regimes of Electron Acceleration in Surface Plasma Waves
通过考虑测试电子与表面波高频电磁场的相互作用，研究了表面等离子体波倏逝场中不同的电子加速机制。研究了非相对论性和相对论性极限。简单的缩放被发现证明的可能性，以实现一个有效的转换的表面波场能量到电子动能。这种电子加速机制可以提供具有明确定义的能量的相对论电子的高频脉冲源。在相对论极限下，最具能量的电子是在表面波的电磁区获得的。在这种情况下，粒子被加速到大于波相速度的速度，主要是在平行于等离子体-真空界面的方向上。
2015-06-28 physics.plasm-ph
Bright gamma-rays from betatron resonance acceleration in near critical density plasma
我们表明，在近临界密度等离子体中，由超强超短激光脉冲加速的电子感应加速器共振可作为高亮度伽马射线源。与低密度等离子体中的激光等离子体X射线源相比，近临界密度等离子体提供了三个电子辐射优势：更多的辐射电子、更大的横向振幅和更高的电子感应加速器振荡频率。三维粒子模拟结果表明，在7.4J的激光脉冲作用下，产生了8.3mJ的辐射，其临界光子能量为1MeV。临界光子能量$E_c$随入射激光能量的增加而增加，其增加速度大于线性关系。$W_I$与$E_c \propto W_I^{1.5}$成比例，相应的光子数与$W_I$成比例。建立了一个简单的类同步辐射解析模型，可以解释模拟结果。
2013-10-23 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Parametric amplification of electromagnetic plasma waves in resonance with a dispersive background gravitational wave
本文提出在色散介质中亚光速电磁等离子体波可与背景亚光速引力波共振并发生参量放大，其动力学遵循Whitaker-Hill方程，等离子体波通过消耗引力波能量实现指数增长。
2022-11-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electromagnetic radiation from a laser wakefield accelerator
基于Lienard-Wiechert势计算了激光尾场加速器的相干和非相干电磁辐射。研究发现，在波长大于束团长度时，辐射是相干的。相干辐射通常位于红外范围内，显示出揭示加速过程的细节和电子聚束的特性的特征，例如其持续时间、电荷、能量和相对于尾场轴的偏移。光谱的非相干范围延伸到X射线频率范围，由相当宽的峰组成，这是由加速度引起的。
2008-05-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
The pushing force of a propagating electromagnetic wave
研究了平面电磁波传播中带电粒子所受的电动力的影响。首先指出，对于满足辐射条件的常场，在坡印廷矢量方向上存在加速度。当考虑振荡场时，作用在粒子上的洛伦兹力只会在波的传播方向上引起一个具有恒定平均速度的漂移，即坡印廷矢量的方向。最后，当加上辐射反作用力（辐射阻尼）时，结果又是在波传播方向上的加速度。PACS分类号：03.50.De，41.60.- m，41.75.Jv
2003-08-01 physics.class-ph physics.plasm-ph
Enhanced energy gain through higher-order resonances during direct laser acceleration with superluminal phase velocity
本文研究超光速相速度下的直接激光加速，揭示其产生的非单调频率比可在宽能区内维持高阶共振匹配，使高阶共振取代基频电子感应加速器共振成为增强电子能量增益的主导机制。
2025-07-26 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Acceleration of electrons by high intensity laser radiation in a magnetic field
本文研究了真空中电子在沿磁场传播的圆极化电磁波中的加速问题。我们表明，当使用超短超强激光脉冲（10 ps，10^{18} Bm/cm ^2，CO_{2}激光器）在磁场存在下，电子能量增长可能达到2.1 Gev。结果表明，电子能量的增长随激光强度和电子初始能量的增加而成比例地增加，并且发现，对于某一偏振方向的波，电子的加速度与电磁波的初始相位无关。我们估计了电子加速所需的激光强度。此外，我们还找到了电子吸收光子的形成长度，据此可以选择电子与电磁波和磁场相互作用所需的区域。我们还表明，作为一个结果，加速电子在真空中的激光辐射在磁场的一个可以获得电子束与小的能量扩展的顺序。我们还指出，由于激光辐射在磁场中加速真空中的电子，可以获得{δε}/ε < 10^{-2}量级的小能量扩展的电子束。
2014-02-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radiation Pressure Dominate Regime of Relativistic Ion Acceleration
在超强电磁波与固体物质的相互作用中，电磁辐射压力成为主导，从而波能可以有效地转化为代表该物质的离子能量，并产生高密度超短相对论离子束。即使在当今的技术下，当艾瓦激光器建成时，也可以看到这种机制。作为应用，我们建议激光驱动重离子对撞机。
2004-05-17 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
New Cyclotron Resonances
本文讨论了在恒定磁场存在下，带电粒子与平面电磁波场发生有效相互作用，特别是加速的可能性和条件。结果表明，众所周知的回旋共振的条件需要推广。本文提出了带电粒子共振相互作用的新条件，它不仅包括外磁场的强度（如回旋共振的已知条件），而且还包括波的场强。长处.结果表明，新的共振条件开辟了新的可能性，有效的粒子加速。
2020-03-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
X-Dispersionless Maxwell solver for plasma-based particle acceleration
针对等离子体加速问题的全电磁粒子模拟程序，提出了一种半隐式时域有限差分（FDTD）Maxwell数值求解器。解算器将体积Yee晶格投影到与选定轴（粒子加速方向）垂直的平面中，这使方案准一维。该方案消除了平行于选定轴的电磁波的数值色散。选择横向平面中的场位置，使得该方案对于沿所选轴的相对论变换是洛伦兹不变的。解算器的结果是横向场的“伽利略位移”，每个时间步长正好是一个单元。这消除了数值切伦科夫不稳定性（NCI）的问题。场位置构建平面菱形（RIP）图案。RIP方案使用紧凑的局部模板，这使得它非常适合通过沿所有三维的区域分解进行大规模并行处理。不涉及全局/局部谱方法。
2020-08-25 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Unlimited Energy Gain in the Laser-Driven Radiation Pressure Dominant Acceleration of Ions
由于薄靶的横向膨胀，强电磁波在辐射压力主导区加速的离子的能量可以大大增强。膨胀减少了辐照区域中加速离子的数量，增加了剩余离子的能量和纵向速度。在相对论极限下，离子相对于电磁波锁相，导致无限的离子能量增益。这一效应和利用最佳激光脉冲波形为大幅度提高激光加速离子的能量提供了一条新途径。
2009-12-15 physics.plasm-ph physics.space-ph
Simulation and analysis of electron cyclotron resonance discharges
详细介绍了电子回旋共振（ECR）放电的Particle-in-cell/蒙特卡罗模拟方法。在模拟中，电场和磁场通过求解麦克斯韦方程组得到，电子和离子通过求解运动方程得到加速。我们考虑两种不同的情况：（i）在恒定的外部磁场的存在下，电磁波的传播;（ii）在线性下降的磁场的存在下，对应于一个现实的ECR放电的电磁波的传播。模拟结果表明，在谐振层，电子被电磁波加热，入射波振幅衰减明显，几乎不通过ECR层传播。
1998-10-18 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Direct Acceleration of Ions With Variable-frequency Lasers
提出了一种在真空中产生单能、高质量离子束的方法，该方法通过两个反向传播的可变频率激光器的电磁场直接加速：离子被捕获并通过具有可变相速度的拍波结构加速，允许通过调谐频率变化来精细控制束的能量和电荷。用一维理论描述了离子束的物理机制，为离子束的相关特征提供了捕获和标度律的一般条件。二维，电磁粒子细胞模拟，其中氢气被认为是一种离子源，确认的有效性和鲁棒性的方法。
2008-06-30 physics.acc-ph 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
OpenMP GPU Acceleration and Portability of TRIMEG-C1 for Electromagnetic Gyrokinetic Simulations in Tokamak Plasmas
Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
采用OpenMP框架在NVIDIA和AMD GPU上加速TRIMEG-C1回旋动理学代码，实现粒子推动和粒子-网格操作的GPU执行，在2个AMD MI300A APU上获得约9倍加速，并验证了ITG模式模拟的正确性。
2026-06-24 cs.DC physics.comp-ph physics.plasm-ph
Resonance of low-frequency electromagnetic and ion-sound modes in the solar wind
本文揭示太阳风中低频电磁涨落与离子声波模式的非线性共振机制，通过 Hall-MHD 模拟证明该共振仅在斜向传播时发生，可将回旋共振离子的能量转移至 Landau 共振粒子。
2024-04-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
