Investigation of Laser Plasma Instabilities driven by Coupled High-Power Laser Beams in Magnetized Underdense Plasmas
University of Bordeaux（波尔多大学）；INRS EMT（国家研究研究所电磁学与技术中心）；Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses, UMR 7605 CNRS-CEA-École Polytechnique- Université Paris VI（高强度激光利用实验室）；CNRS, LNCMI, Univ Toulouse 3, INSA Toulouse, Univ Grenoble Alpes, EMFL（法国国家科学研究中心低磁场强电流实验室）；ELI-NP, ”Horia Hulubei” National Institute for Physics and Nuclear Engineering（极高性能激光设施-核物理与工程霍里亚·胡卢贝伊国家研究所）；Sorbonne Université, Observatoire de Paris, Université PSL（索邦大学、巴黎天文台、巴黎文理研究大学）
本文研究了多束高功率激光在磁化稀疏等离子体中传播时的受激布里渊和拉曼散射不稳定性，探讨了交叉干扰效应对其的影响，并提出新的理论模型以评估其对惯性约束聚变的潜在益处。
2026-03-16 physics.plasm-ph
Non-modal stability analysis and transient growth in a magnetized Vlasov plasma
无碰撞等离子体，如托卡马克中遇到的那些，表现出丰富多样的不稳定性。然而，许多等离子体不稳定性的物理起源、触发机制和基本认识仍然是悬而未决的问题。本文研究了无碰撞弗拉索夫等离子体在稳定均匀磁场中的稳定性。我们将调查范围缩小到麦克斯韦等离子体的情况。第一次使用完全动力学的方法，我们显示了出现的局部不稳定性，一个短暂的增长，然后在一个稳定的磁化等离子体的经典朗道阻尼。我们证明了线性化的Vlasov算子是非正常的，导致代数增长的扰动，使用非模态稳定性理论。得到的不稳定性的典型时间尺度是几个等离子体周期的顺序。计算了一阶分布函数和相应的电场，并研究了磁场和微扰参数对一阶分布函数和电场的影响。我们的研究结果提供了一个新的方案的出现和发展的动力学尺度上的等离子体不稳定性。
2014-08-28 physics.plasm-ph
Evidence of low-dimensional chaos in magnetized plasma turbulence
我们分析探头数据从环形磁化等离子体配置适合低频梯度驱动的不稳定性的研究。这些不稳定性会产生类似于中性流体中瑞利-贝纳德胞的场向对流卷，理论上可能会发展出类似的混沌路径。当使用平均场维数分析时，我们观察到低维，但这可能源于低维混沌，周期或准周期。因此，我们应用递归图分析以及最大李雅普诺夫指数的估计。这些分析提供了低维混沌的证据，与理论预测一致。
2008-03-10 physics.plasm-ph
Beam Instabilities in Magnetized Pair Plasma
研究了脉冲星磁层强磁化正负电子等离子体中的束流不稳定性。我们分析了共振条件，并估计的切伦科夫和回旋不稳定性的普通（O），非常（X）和Alfvén模式的增长率在两个限制制度：动力学和流体动力学。作为第一步，我们考虑相对论热效应，重新考虑一维对等离子体中波的色散和偏振性质。然后，我们找到切伦科夫和回旋共振的X，O和阿尔文波与粒子从初级束的位置。作为一个源的相干脉冲星辐射产生的不同的不稳定性的重要性，然后估计考虑到的角度依赖性的增长率和限制的相干波-粒子相互作用的长度所施加的曲率的磁场线。我们的结论是，在脉冲星磁层的切伦科夫型不稳定性发生在流体动力学制度，而回旋型不稳定性发生在动力学制度。我们认为，电磁回旋型不稳定性的X，O和可能的阿尔芬波更有可能在脉冲星磁层发展。
1998-07-15 astro-ph physics.plasm-ph
Mathematical analysis of long-time behavior of magnetized fluid instabilities with shear flow
本文研究了一个复杂的Ginzburg-Landau（GL）型模型，它涉及到在Neumann边界条件下，具有给定剪切流的磁化环形等离子体边界中的流体不稳定性（称为边缘局域模）。对于一维区间上的模型，我们得到了下列普适结果。首先，如果剪切是弱的，有一个唯一的线性稳定的稳态扰动从非零常数稳态对应于零剪切的情况。第二，如果剪切力很强，则在区间内除了平凡的零解外，不存在合理的稳态。借助这些结果和全局吸引子的存在性，我们可以大大减少模型中解的长时间行为的情况。
2017-06-25 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Ion-electron instabilities in the precursor of weakly magnetized, transrelativistic shocks
本文研究弱磁化跨相对论无碰撞激波前驱区中的离子-电子不稳定性，揭示静电预加热可突破冷重子负载限制并促进大尺度成丝模式增长。
2024-07-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The effect of time-varying flow-shear on the nonlinear stability of the boundary of magnetized toroidal plasmas
本文提出了一个唯象的、非常一般的广义复Ginzburg-Landau方程模型，用以研究环形磁化高温等离子体边界准周期流体不稳定性（称为边缘局域模）的动力学行为。该模型再现了在KSTAR托卡马克高约束态等离子体中观察到的边界不稳定性的关键动力学特征，包括准稳态，其特征在于场对准的非模态本征模，不同本征模之间的过渡，以及在弛豫之前快速过渡到非模态非模态结构。据发现，列入随时间变化的垂直剪切流是至关重要的再现所观察到的动力学特征。
2017-09-23 physics.plasm-ph
Forward Raman Scattering and Self-Modulation instabilities of lasers in magnetized tapered plasma channels
本文利用冷等离子体流体理论分析锥形磁化等离子体通道中激光传播的前向拉曼散射和自调制不稳定性，发现增大等离子体密度和激光强度会增强不稳定性，而磁场对增长率的影响取决于偏振方向，降低增长率有助于稳定传播。
2025-01-21 physics.optics physics.plasm-ph
Nonlinear Development of Streaming Instabilities In Strongly Magnetized Plasmas
本文研究了在有引导场的磁重联中形成的电流层中流动不稳定性的非线性发展。理论和三维粒子模拟揭示了两个不同的阶段。首先，平行布尼曼不稳定性增长并捕获低速电子。剩余的电子驱动两种形式的湍流：平行电子-电子双流不稳定性和近垂直的低混杂不稳定性。高速电子与湍流共振，并将动量传递给离子和低速电子。
2009-03-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Three-dimensional evolution of magnetic and velocity shear driven instabilities in a compressible magnetized jet
在电阻磁流体力学框架下，研究了用平面中性/电流双涡面模拟的可压缩磁化射流的三维磁场和速度剪切联合驱动的不稳定性问题。流+电流片相互作用所产生的动态进行了分析，并考虑了基本字段的可变几何形状的影响。根据基本的渐近磁场位形，可以得到线性不稳定模式的选择规则。因此，该系统遵循两阶段的路径发展，要么通过一个完全三维的动态与快速演变的扭结模式导致最终的湍流状态，或者更确切地说，通过一个驱动二维不稳定模式，发展上的平行平面上的重连+合并过程发生。
2009-06-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Hierarchy of instabilities for two counter-streaming magnetized pair beams
分析了两对逆流光束碰撞时产生的不稳定性。一个引导磁场被考虑，而两个光束被认为是相同的和冷的。不稳定性分析进行了全面的\textbf{k}频谱，允许推导出的主导不稳定模式的层次图，在初始光束能量$γ_0$和磁场强度参数$Ω_B$。四个不同的区域的$(Ω_B,γ_0)$相空间被确定，每一个由不同种类的模式。分析还揭示了“三相点“的存在，其中3种不同的模式增长完全相同的速率。可以推导出一些解析表达式，无论是模式的增长率，或为4个区域之间的边界。
2016-05-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Enhanced Hot Electron Preheat Observed in Magnetized Laser Direct-Drive Implosions
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Imperial College（帝国理工学院）；University of Rochester（罗切斯特大学）
研究发现磁场可增强热电子预热，从而减少胶囊充电能量，需抑制激光等离子体不稳定性以提高融合效率。
2026-02-18 physics.plasm-ph
Exact kinetic theory for the instability of an electron beam in a hot magnetized plasma
集体束-等离子体相互作用的效率强烈地依赖于系统中激发的主要不稳定性的增长率。然而，在相对论动力学理论的框架内，对于任意磁场和粒子分布的完整不稳定谱的精确计算，直到现在还是未知的。在本文中，我们给出了一个这样的计算的例子回答的问题是否有限的热扩散的等离子体电子能够抑制增长最快的模式在束等离子体系统。结果表明，麦克斯韦等离子体的非相对论温度只能稳定相对论光束的斜不稳定性。相反，通常在实验室束等离子体实验中发现的非麦克斯韦尾部能够大幅降低影响湍流等离子体加热效率的主导纵向模式的增长率。
2013-09-13 physics.plasm-ph
Instability-enhanced transport in low temperature magnetized plasma
结果表明，在高磁场下，低温、碰撞、束缚等离子体中的输运由于不稳定性而增强。虽然磁场将电子限制在稳定的等离子体中，但不稳定性完全破坏了限制，使得在高磁化极限下，传输变得独立于磁场。基于与磁场无关的边心密度比，提出了不稳定性增强碰撞频率的解析表达式。
2019-06-24 physics.plasm-ph
Linear Instabilities Driven by Differential Rotation in Very Weakly Magnetized Plasmas
我们研究了弱磁化差分旋转等离子体在无碰撞动力学理论和Braginskii的碰撞，磁化等离子体理论的线性稳定性。我们专注于非常弱的磁化极限，这对于理解天体物理磁场如何产生和在高红移下被放大是很重要的。我们表明，流体理论的单一不稳定性-磁张力介导的磁旋转不稳定性-被两个不同的不稳定性，一个与离子和一个与电子。每一种都有不同的方式来利用差动旋转的自由能。离子不稳定性是由有限离子回旋频率（回旋粘度）引起的跨磁场线的动量粘性传输驱动的;增长最快的模式的波长明显长于MHD和Hall MHD预测。电子不稳定性是由微分旋转产生的温度各向异性驱动的哨声模式;生长时间可以比旋转周期短几个数量级。电子不稳定性是更广泛的一类不稳定性的一个例子，这些不稳定性通过它们产生的温度各向异性进入微分旋转或剪切的自由能。我们简要地讨论了我们的结果的应用，平面剪切流的稳定性，并表明，这种流动是线性超稳定的流体陀螺粘度的存在。我们还简要地描述了我们的结果的影响磁场放大的高红移星系的维里化晕。
2014-12-02 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetothermal instabilities in magnetized anisotropic plasmas
利用由Vlasov方程导出的理想各向异性无碰撞等离子体的输运方程，分析了无碰撞磁化等离子体的压力各向异性对磁热（MTI）和热流驱动浮力（HBI）不稳定性的影响.我们计算的色散关系和这些不稳定性的存在下的背景热通量和静压各向异性的配置的增长率，发现当热传导作用的频率远大于系统中的任何其他频率（即弱磁场）的压力各向异性没有影响的MTI/HBI，提供的各向异性的程度是小的。相反，当这种时间尺度的顺序不适用时，不稳定性标准取决于压力各向异性。具体而言，在各向异性的情况下的不稳定性的增长时间可以是几乎一个数量级小于其各向同性对应。我们的结论是，在压力各向异性存在的等离子体MTI/HBI修改。然而，在低磁场和小各向异性的环境中，如ICM，从16矩方程的近似下所考虑的结果是类似于从理想MHD所获得的。
2011-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.plasm-ph
Enhanced collisionless laser absorption in strongly magnetized plasmas
强磁化的等离子体增加了一系列在非磁化等离子体中不存在的波，并扩大了激光等离子体相互作用（LPI）的景观。在本文中，我们使用粒子模拟（PIC）来研究磁惯性聚变实验相关条件下一维强磁化LPI，重点关注电子-回旋频率大于等离子体频率且磁场相对于波矢量呈斜角的情况。我们表明，当电子回旋混合波频率约为激光频率的一半，激光共振衰减磁化等离子体波通过初级和次级不稳定性与大的增长率。这些不同的磁场控制的不稳定性，我们统称为双磁振子衰变，类似于非磁化等离子体中的双等离子体子衰变。由于额外的相位混合机制引入的倾斜磁场，大振幅磁化波的无碰撞阻尼基本上加宽了电子分布函数，特别是沿磁场的方向。在这个过程中，能量从激光器有效地转移到等离子体波，然后转移到电子，当存在强共振时，导致大的总吸收率。增强的激光能量吸收可以解释磁化激光内爆实验中观察到的比预期更热的温度，也可以用来开发更有效的激光驱动x射线源。
2022-09-12 physics.plasm-ph
Maser and other instabilities in a weakly magnetized relativistic plasma: Theory and the astrophysical relevance of the maser
给出了具有各向同性粒子分布函数的弱磁化相对论等离子体中脉泽不稳定性的一个充分条件。从磁化等离子体的精确介电常数张量出发，计算了脉泽的生长速率和极化。对于非常弱的磁场，我们的结果证实了近似有效性的“标准脉泽理论”，这是基于爱因斯坦系数的方法，有一个显着的例外。对于倾斜传播和现实（小但有限）的领域，两个（近圆）极化的增长率显着不同，而标准理论预测两个（近圆）极化具有相似的增长率。我们表明，这种偏差是由于圆偏振同步辐射，这是忽略了标准理论。脉泽的增长速度比朗缪尔波慢。然而，在（高度简化的）直接数值模拟中可以看到EM波的显著产生。我们研究了脉泽不稳定性的非线性饱和，发现它提供了一个机制，等离子体能量的显着部分转换为无线电波。我们简要地讨论了条件下，微波激射不稳定性可能在天体物理源，并提供粗略的估计，可作为指导时，研究特定的天体物理源/现象。
2019-01-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Two-dimensional simulations of nonlinear beam-plasma interaction in isotropic and magnetized plasmas
采用二维粒子模拟方法研究了低密度电子束与均匀等离子体的非线性相互作用。我们专注于形成相干相空间结构的情况下，当一个宽的二维波谱被驱动不稳定，我们还研究了这些结构的非线性演化是如何受到外部磁场。在各向同性等离子体的情况下，由于双流和倾斜不稳定性的综合影响的非线性建立的压缩模式被发现存在和二次不稳定性的增长机制破坏BGK-型非线性波被确定。在弱磁场中，束-等离子体相互作用非线性阶段，束激发等离子体波的能量主要流向平行于磁场传播的短波长上混杂波，而在强磁场中，谱能量则转移到斜向传播的静电哨声上。
2012-02-27 physics.plasm-ph
Development of Anisotropic Magnetized Viscosity for Magnetized Liner Inertial Fusion Simulations in FLASH
Stanford University（斯坦福大学）；Pacific Fusion Corporation（太平洋聚变公司）
本文提出在FLASH中实现完整的Braginskii磁化粘性张量，用于磁化壳层惯性约束聚变模拟，研究磁化粘性对湍流结构、动能转化及瑞利-泰勒不稳定性的影响，验证了其在高能密度等离子体预测建模中的有效性。
2026-04-22 physics.plasm-ph
Hierarchy of instabilities for two counter-streaming magnetized pair beams: influence of field obliquity
最近研究了两个逆流对等离子体在流动对齐磁场上相互作用时的不稳定模式的层次[PoP \textbf{23}，062122（2016）]。这里的分析扩展到任意倾斜的磁场的情况。这两个等离子体壳最初是冷的和相同的。对于场和初始流之间的任何角度$θ\in [0,π/2]$，不稳定模式的层次是根据壳层的初始洛伦兹因子$γ_0$和由表示为$σ$的参数测量的场强来数值确定的。对于$θ=0$，四种不同的模式可能导致线性相位。对于较大的$θ$，该层次结构简化了，部分原因是在这种状态下韦伯不稳定性不再能被取消。对于$θ>0.78$（44 $^\circ$）和相对论区域，韦伯不稳定性总是支配相互作用。在非相对论区域，由于相互作用变为场无关，所以体系变为$θ$无关。结果，双流不稳定性成为占主导地位的一个，而不管场的不稳定性。
2017-05-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Confinement Efficiency and Stability of a Toroidal Magnetized Plasma Device with Sheared Magnetic Field Lines using an Internal Ring Conductor
在一个新的实验室环形等离子体装置中，包括由内部圆形导体产生的极向磁场，在不同的情况下，磁化等离子体的约束效率和湍流水平进行了研究。当建立足够的极向磁场时，等离子体密度大大增强。此外，当存在旋转变换时，通常在没有磁场线剪切的环形器件中发现的不稳定性和湍流被抑制。等离子体衰减时间的测量允许确定粒子的约束时间，其与玻姆扩散时间和由不同扩散模型（特别是新古典扩散）预测的值进行比较。
2012-11-09 physics.plasm-ph
Investigating Instabilities in Magnetized Low-pressure Capacitively-Coupled RF Plasma using Particle-in-Cell (PIC) Simulations
本研究通过PIC模拟发现低压磁化CCP等离子体随磁场强度呈现三种行为状态，明确了状态间磁场阈值的影响因素，为半导体工艺中无不稳定运行的磁场上限提供指导。
2024-06-21 physics.plasm-ph
Onset of secondary instabilities and plasma heating during magnetic reconnection in strongly magnetized regions of the low solar atmosphere
在一个2.5维多流体等离子体中性反应模型中，数值研究了太阳低层大气（距太阳表面约$300-800$ ~km）弱电离等离子体中不同空间尺度和不同高度的磁重联.我们考虑了强磁化等离子体（$β\sim 6\% $）从无力的磁位形演化而来，并被扰动以初始化重联电流片的形成。在大尺度上，观察到产生的电流片进行二次“等离子体团”不稳定性。一系列不同尺度下的模拟结果显示了一个级联电流片形成过程，该过程终止于宽度约为2 m，长度为$\sim100$ ~m的电流片，对应于临界电流片纵横比为$\sim50$。我们还观察到，等离子体团的不稳定性是主要的物理机制加速磁重联在这个等离子体参数制度。在等离子体团不稳定性出现后，重联率急剧增加到$\sim$ 0.035，观察到与Lundquist数无关。这些特征与完全电离等离子体中的磁重联非常相似。在这个低$β$导场重联制度，重组和碰撞的影响被观察到有一个小的贡献重联率。模拟结果表明，在磁重联过程中，将稠密的弱电离光球等离子体加热到$2\times10^4$ ~K以上是困难的。然而，当重联磁场为$500$ ~G或更强时，低太阳色球层中的等离子体可以被加热到$3\times10^4$ ~K以上。
2018-10-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetofluid dynamics of magnetized cosmic plasma: firehose and gyrothermal instabilities
磁化弱碰撞宇宙等离子体的全球动力学和湍流描述的一般磁流体方程，包含压力各向异性和热通量，必须从微观等离子体动力学理论计算。它表明，即使没有详细的计算的压力各向异性或热通量，人们发现宏观尺度的动力学是一般不稳定的微尺度Alfvenically极化波动。两个不稳定性被认为是详细的：平行消防水龙带不稳定性（包括有限拉莫尔半径的影响，确定最快的增长模式）和gyrotothermal不稳定性（GTI）。后者是一个新的结果-它表明，平行的离子热通量不稳定Alfvenically极化波动，即使在没有所需的消防水管的负压各向异性。主要结论是，压力各向异性和热通量触发等离子体微不稳定性，因此，它们的值将可能由这些不稳定性的非线性演化。理解这种非线性演化的想法进行了讨论。认为宇宙等离子体一般是“三尺度系统”，包括全球动力学、中尺度湍流和微尺度等离子体涨落。天体物理学的例子被认为是冷核心的星系团，它是注意到，观察点在集群中的湍流是在一个边缘状态相对于等离子体微不稳定性，所以它是等离子体微物理学，是可能设置的加热和传导性能的内集群介质。特别是，推导出GTI所隐含的温度波动的规模上的下限。
2010-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Laser Pulse Compression Using Magnetized Plasmas
通过拉曼或布里渊后向散射达到下一代激光强度的建议集中在光学频率上。更高的频率超出了这种方法的范围，主要是由于波阻尼，伴随着压缩更高频率激光所必需的更高密度等离子体。然而，我们发现一个横向于激光传播方向的外部磁场可以降低所需的等离子体密度。使用磁化等离子体中的参数相互作用来调解脉冲压缩既减少了波阻尼又消除了不稳定性，从而使得更高频率或更低强度的泵能够产生更高强度和更长持续时间的脉冲。除了这些理论优势外，我们的新方法，其中强均匀磁场减少了对高密度均匀等离子体的需求，也减少了关键的工程挑战，或者至少将它们换成了不同的挑战。
2016-12-29 physics.plasm-ph
Simulating the Diverse Instabilities of Dust in Magnetized Gas
最近，斯奎尔和霍普金斯表明，带电尘埃颗粒在任何外力（如辐射压、重力）的影响下穿过磁化气体时，都会受到一系列不稳定性的影响。质量上不同的不稳定性家族与不同的阿尔文波或磁声波和漂移或陀螺运动有关。我们提出了一套模拟探索这些不稳定性，在一个均匀的介质中的晶粒受到外部加速度。我们改变参数，如尘埃，等离子体$β$，大小比例和加速度的洛伦兹阻力的比例。研究的所有制度驱动湍流运动和尘埃到气体的波动在饱和状态，可以迅速放大磁场均分速度波动，并产生不稳定性，无限期地持续（尽管随机颗粒运动）。不同的参数产生不同的形态和性质不同的功能，在尘埃中，但饱和气体状态可以广泛地表征为各向异性磁声或Alfvenic湍流。准线性理论可以定性地预测气体湍流特性。湍流从小尺度向大尺度发展，大尺度的模式通常会驱动更剧烈的气体湍流，但尘埃速度和密度波动更为复杂。在许多情况下，尘埃形成的结构（团块、细丝、薄片）达到极端的超密度（平均值高达$\gg 10^{9}$倍），甚至在几乎不可压缩的气体中也表现出大量的子结构。在较低的尘气比下，这些可能更加突出。在其他情况下，尘埃通过磁波动自激散射，使尘埃速度各向同性并放大，产生快速扩散的尘埃运动。
2022-03-16 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
Local instabilities in magnetized rotational flows: A short-wavelength approach
我们进行了局部稳定性分析的存在下，一个恒定的垂直磁场和方位角磁场与一般的径向依赖性的旋转流。采用短波长近似，我们开发了一个统一的框架调查的标准，螺旋，和方位角版本的磁旋转不稳定性，以及电流驱动的扭结型不稳定性。考虑到粘性和电阻设置，我们的主要焦点是小磁普朗特数的情况，例如，不仅适用于液态金属实验，而且适用于吸积盘的较冷部分。我们表明，以前被认为是局限于陡峭的旋转配置文件的无感应版本的MRI扩展以及开普勒的情况下，如果只有方位场稍微偏离其电流自由（在流体中）的配置文件。我们找到了一个明确的标准分离纯方位无感磁旋转不稳定性的制度，这种不稳定性与泰勒不稳定性混合。我们进一步证明，对于特定的参数配置的方位角MRI起源作为一个耗散引起的不稳定性的理想磁流体力学的Ehrasekhar的均分解决方案的结果。
2014-09-28 astro-ph.SR math.DS physics.flu-dyn
Effect of temperature anisotropy on various modes and instabilities for a magnetized non-relativistic bi-Maxwellian plasma
利用均匀无碰撞磁化等离子体的动力学理论，对等离子体波和不稳定性作了进一步的评述，讨论了广义相对论介电张量的各向异性响应和任意分布函数的Onsager对称性。通常，我们观察到，对于这样的等离子体，只有那些磁场扰动垂直于环境磁场的电磁模式，即，B1 \perp B 0受各向异性的影响。然而，在斜传播中，所有模式都表现出这种各向异性效应。考虑非相对论性双麦克斯韦分布，在适当条件下研究广义介电张量的相关分量，导出了各种模式和不稳定性的色散关系。我们表明，只有电磁R-和L-波，那些来自他们和O-模式的热各向异性的影响，因为它们满足所需的条件B1 \perpB 0。相反，垂直传播的X模和由其衍生的模式（纯横向X模和伯恩斯坦模式）则没有这种效应。在一般情况下，我们注意到，热各向异性修改通过平行声学效应的平行传播模式，而它修改通过Larmor半径效应的垂直传播模式。在斜向传播的动力学阿尔芬波，热各向异性的影响的动力制度比它影响的惯性制度。广义快模表现出两种不同的声学效应，一种是在平行于环境磁场的方向上，另一种是在垂直于环境磁场的方向上。我们讨论了所有这些传播特性，并提出了图形插图。
2012-05-31 astro-ph.SR math-ph math.MP
Effect of flow-aligned external magnetic fields on mushroom instability
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Collaborative Innovation Center of IFSA (CICIFSA), Shanghai Jiao Tong University（上海交大国际与地区研究院协同创新中心）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学汤川中心）
本研究针对磁化喷流中蘑菇不稳定性作用机制不明的问题，通过理论分析与PIC模拟探究流对齐外磁场对蘑菇不稳定性的影响，推导了广义色散关系，揭示其抑制规律与抵抗特性，验证了模拟与理论的一致性并发现相关效应。
2025-10-29 physics.plasm-ph
Transport Barriers in Magnetized Plasmas -- General Theory with Dynamical Constraints
提出电荷加权粒子通量为零的动力学约束可阻止不稳定性获取强梯度自由能，密度梯度超阈值起稳定作用，从而无需速度剪切即可扩展磁化等离子体中输运壁垒的形成与维持范围。
2023-10-26 physics.plasm-ph
Ubiquitous Instabilities of Dust Moving in Magnetized Gas
Squire & Hopkins（2017）表明，耦合的尘埃-气体混合物通常会受到“共振阻力不稳定性”（RDI）的影响，这会导致两者的波动剧烈增长。但是磁场和带电尘埃的作用还没有被研究过。因此，我们探讨了服从理想MHD的气体中的RDI，并通过洛伦兹力和阻力与尘埃耦合，并具有外部加速度（例如，重力、辐射）驱动尘埃漂移通过气体。我们表明，这是总是不稳定的，在所有的波长和非零值的尘埃-气体比，漂移速度，尘埃电荷，“停止时间”或阻力系数（任何阻力法），或场强，而且增长率只依赖于弱（次线性）对这些参数。尘埃电荷和磁场不能抑制不稳定性，但会产生大量新的不稳定性“家族”，每个家族都有不同的行为。的“MHD波”（磁声或阿尔芬）RDIs表现出最大的增长沿“共振”的角度，其中的模式有相速度匹配相应的MHD波，增长率增加没有限制的波数。“陀螺仪”RDI由漂移和拉莫尔频率之间的共振驱动，使生长率在特定波长处急剧上升。其他不稳定性包括“声学”和“无压力”模式（以前研究过），以及一个类似于宇宙射线不稳定性的家族，当洛伦兹力很强并且尘埃流沿着场线超阿尔文时出现。我们讨论了天体物理的应用在温暖的ISM，CGM/IGM，HII地区，SNe喷出物/遗迹，日冕，冷星风，GMC，和AGN。
2018-11-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Generalized lower-hybrid mode with, density gradient, equilibrium ExB drift, collisions and finite electron Larmor radius: Numerical studies with MATLAB solver
MATLAB求解器的一般色散关系已被开发，以研究局部不稳定性的部分磁化等离子体的典型ExB放电。的西蒙-何，低混合和离子声不稳定性的典型参数潘宁放电的几个例子。该求解器允许参数化地研究宽范围等离子体参数的局部色散关系并准备报告。
2017-03-22 physics.plasm-ph
Perpendicular electron collisions in drift and acoustic wave instabilities
讨论了与碰撞漂移波不稳定性有关的垂直电子动力学和相关的碰撞。此外，这种不稳定性的小平行波数的限制进行了研究，它示出产生一个减少的波频率。它还表明，在这种情况下，实际上{ \em减少}较小的平行波数的增长率，而不是增长成正比的$1/k_z^2$。因此，生长速率似乎是角度依赖性的，并在某些特定的传播方向上达到最大值。对这种奇怪的行为给出了解释。一个类似的分析是在等离子体与非磁化离子和磁化电子，在存在密度梯度的声扰动。
2008-12-31 physics.plasm-ph
Waves of magnetic moment and generation of waves by neutron beam in quantum magnetized plasma
本文致力于研究具有自旋的磁化等离子体中波的色散，探索在等离子体中产生波的新方法。我们考虑了等离子体中由于磁矩的动力学作用而存在的波的色散。结果表明，由于磁矩动力学的影响，磁化等离子体中出现了九种新的波。我们表明，在通过等离子体的中子束传播的不稳定性。计算了中子束引起的不稳定性增量。为了研究这种效应，我们推广并使用了多粒子量子流体力学的方法。所描述的过程在核反应堆的稳定性和安全性计算以及中子星大气过程的研究中具有重要作用。
2012-08-05 astro-ph.SR cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
Spatially modulated plasma profile for turbulence and instabilities mitigation in fusion plasma
本文提出对聚变等离子体参数进行空间谐波调制，利用类似光子晶体带隙和谐振子参数共振的机制改变湍流与MHD波传播，从而抑制湍流和不稳定性。
2024-11-27 physics.plasm-ph
Fluctuation Dynamo in Collisionless and Weakly Collisional Magnetized Plasmas
在弱碰撞的天体物理等离子体中，如星系团的团内介质中，宇宙磁场的混沌流体运动的放大受到磁场排列的压力各向异性的绝热产生的阻碍。这种各向异性驱动了平行于磁场的粘性应力，抑制了等离子体拉伸磁场线的能力。我证明，通过使用动力学模拟，在高$β$等离子体，动力学离子拉莫尔尺度不稳定性切断热压力和磁压力之间的绝热联系，减少这种粘性应力，从而使发电机操作。两个不同的制度的波动发电机在磁化等离子体中确定：一个在这些不稳定性有效地调节压力各向异性和一个在这种调节是不完善的。我阐明了这些动力学不稳定性的等离子体粘度的作用，并确定如何的字段和流量的自我组织，让发电机在面对平行的粘性应力。在有效的压力各向异性调节的情况下，等离子体发电机非常类似于其更传统的Pm ~ 1 MHD对应物。当调节不完善时，发电机表现出与磁流体发电机饱和状态下的特征显着相似的特征。一套新的微观物理封闭流体模拟，桥梁这两个制度的构建，表现出爆炸性的磁场增长所造成的场强依赖性粘度。发电机在无碰撞和弱碰撞等离子体，然后密切比较彼此，揭示了实质性的差异，如何子平行粘性运动的行为。前者（无碰撞）的情况下，经历了一系列的拉伸运动，以子拉莫尔尺度，导致越来越快的发电机作为磁雷诺数增加。
2019-12-23 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Three-wave scattering in magnetized plasmas: from cold fluid to quantized Lagrangian
在磁化等离子体中，由外部泵浦或内部不稳定性产生的大振幅波可以通过三波相互作用散射。虽然三波散射在前向或后向几何中是众所周知的，但当波在磁化等离子体中相互成角度传播时会发生什么仍然是未知的，主要是由于这个问题的分析困难。在本文中，我们克服了这一分析困难，并找到了一个方便的公式冷，均匀，磁化等离子体中的三波耦合系数在最一般的几何形状。这是通过系统地解决流体麦克斯韦模型的二阶使用多尺度微扰展开。当我们将耦合系数的一般公式重新表示为量子化拉格朗日量的S矩阵元素时，它变得透明。利用量子化的拉格朗日量，可以绕过微扰解，直接由等离子体的线性响应得到非线性耦合系数。为了说明如何计算冷耦合系数，我们给出了一组参与波是准横向或准纵向的例子。在这些例子中，我们确定的三波散射的角度依赖性，并证明后向散射不一定是磁化等离子体中最强的散射通道，在unmgnetized等离子体中发生的情况相反。我们的方法给出了一个更完整的图片，超越简单的准直几何形状，注入波如何可以在磁约束设备中衰减，以及激光如何可以在磁化等离子体目标散射。
2017-05-27 physics.plasm-ph
Laser astrophysics experiment on the amplification of magnetic fields by shock-induced interfacial instabilities
激光实验正在成为天文学研究的一种新工具，补充了观测和理论建模。在超新星爆炸的冲击波阵面上观测到局部强磁场。实验证实和识别的物理机制，这一观测是非常重要的理解的星际介质的演变。然而，在实验室中处理流体动力学不稳定性与环境磁场之间的相互作用一直是具有挑战性的。在这里，我们开发了一个实验平台来研究磁化Richtmyer-Meshkov不稳定性（RMI）。测得的生长速度与线性理论一致，磁场放大与RMI生长相关。我们的实验首次在天体物理条件下验证了与激波诱导界面不稳定性相关的磁场湍流放大现象。磁化等离子体中基本过程的实验解释在各种情况下，如聚变等离子体和行星科学中通常是必不可少的。
2021-08-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
A conservative scheme for electromagnetic simulation of magnetized plasmas with kinetic electrons
本文提出并验证了一种用于自旋粒子模拟磁化等离子体中电磁波和不稳定性的守恒格式。由漂移动力学方程导出的电子连续性方程，通过由平行矢势计算的扰动机械流，将电子密度扰动时间推进，由扰动分布函数计算的扰动正则流，求解平行矢势。在回旋粒子模拟中，利用这种新格式恢复了无剪切平板中的剪切Alfvén波频散关系和剪切柱体中的连续阻尼。新方案克服了传统微扰模拟方法对垂直网格尺寸的严格要求，即对于长波长Alfvén波，垂直网格尺寸必须与电子无碰撞趋肤深度一样小.新方案还避免了传统方法中由扰动密度计算的静电势与由扰动正则流计算的矢量势不一致而产生非物理意义上的大平行电场的问题。最后，与流体模拟相比，剪切柱体中Alfvén波的回旋粒子模拟具有更好的数值特性，流体模拟遭受与奇异模式结构相关的数值困难。
2017-12-03 physics.plasm-ph
Phase space eigenfunctions with applications to continuum kinetic simulations
Zap Energy Inc.（Zap能源公司）；University of Washington（华盛顿大学）
本研究提出动理学本征函数的相空间扰动近似方法，给出磁化等离子体环分布介电函数新形式，结合非线性模拟验证其在多种不稳定性中的应用，助力连续动理学模拟能力的充分发挥。
2024-05-16 physics.plasm-ph
Plasma instabilities and magnetic-field growth in clusters of galaxies
我们表明，在非常一般的条件下，集群等离子体线程弱磁场受到非常快速增长的等离子体不稳定性驱动的各向异性的等离子体压力（粘性应力）相对于局部方向的磁场。这种各向异性会自然地出现在任何弱磁化的等离子体中，这些等离子体具有低碰撞性并受到搅拌。磁场必须足够弱以使不稳定性发生，即，beta>Re^{1/2}。不稳定性是由扩展的MHD模型与Braginskii粘度捕获。然而，它们的增长率与波数成比例下降到离子陀螺标度，所以MHD方程与Braginskii粘度是不好的，一个完全的动力学处理是必要的。这种不稳定性会导致星系团中的磁场在宇宙学平凡的时间尺度（约10^8年）上从约10^{-18} G的种子强度放大到约10 microG的动力学重要强度。在放大阶段产生的场的尺度比观察到的小得多。预测饱和场的尺度和结构需要磁化团簇湍流的动力学理论。
2005-08-03 astro-ph nlin.CD 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
Gyrokinetic ion and drift kinetic electron model for electromagnetic simulation in the toroidal geometry
电子的动力学效应对长波长磁流体动力学（MHD）不稳定性和短波长漂移Alfvenic不稳定性都很重要，因为非绝热电子可以与低频不稳定性相互作用，改变和驱动低频不稳定性。提出了一种新的守恒分裂权方法，用于托卡马克等离子体中漂移动力学电子的电磁场模拟，该方法在不牺牲物理特性的前提下，不受垂直网格尺寸对电子趋肤深度的数值约束，具有很大的计算优势.利用该模型验证了动力学Alfven波和无碰撞撕裂模的存在，并已将其应用于GTC程序中。该模型将用于微撕裂模和基于第一性原理的新经典撕裂模的模拟。
2017-02-05 physics.plasm-ph
An MHD spectral theory approach to Jeans' magnetized gravitational instability
在本文中，我们重新审视的线性磁流体动力学（MHD）波和不稳定性存在于磁化，平面平行，自引力板的控制方程。我们的方法允许完全非均匀磁化的板，偏离等温条件，这样，众所周知的阿尔文和缓慢的连续光谱进入描述。我们概括了现代MHD教科书的处理，通过展示自引力如何进入MHD波动方程，超越了经常采用的考林近似。这澄清了如何牛仔裤的不稳定性概括从水磁流体动力学条件下，而不假设通常的牛仔裤的欺骗方法。我们的主要贡献在于重新制定了一些数学上等价的形式，从一个耦合斯特姆-刘维制定，耦合谐振子的哈密顿制定，到一个方便的矩阵微分形式的完全通用的控制波方程。后者使我们能够推导出解析的本征函数的磁化，自引力薄板。此外，作为一个例子，我们给出了流体动力学p-和Jeans-不稳定模式的精确封闭形式的色散关系，后者演示了如何考林近似修改由于适当的处理自引力。MHD波动方程的各种重新表述为未来与宇宙细丝形成相关的不稳定性的MHD谱研究开辟了新的途径，例如可以使用针对解决耦合Sturm-Liouville或谐振子问题的现代形式解策略。
2021-06-14 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Observations of a Field-Aligned Ion/Ion-Beam Instability in a Magnetized Laboratory Plasma
超Alfvénic离子与平行于背景磁场的环境等离子体之间的无碰撞耦合由一组电磁离子/离子束不稳定性（包括共振右手不稳定性（RHI））介导。为了研究这种耦合及其在平行激波形成中的作用，加州大学洛杉矶分校的一种新的实验配置利用高能和高重复率激光在大型等离子体装置（LAPD）的环境等离子体中产生超阿尔夫维尼克场对准碎片等离子体。我们使用时间分辨荧光单色仪和朗缪尔探针阵列来表征激光等离子体的速度分布和密度。碎片离子被观察到足够的超Alfvénic和密度，以激发RHI。用磁通量探头进行的测量显示出与激光靶附近的RHI激发一致的右旋圆偏振频率啁啾。我们将测量结果与实验的2D混合模拟进行了比较。
2017-11-30 physics.plasm-ph
Magnetized Ekman Layer and Stewartson Layer in a Magnetized Taylor-Couette Flow
在本文中，我们提出了轴对称的非线性模拟磁化Ekman和Stewartson层的磁化泰勒-库埃特流与离心稳定的角动量分布和磁雷诺数低于磁旋转不稳定性的阈值。发现磁场抑制了Ekman抽吸。Ekman层的宽度随着垂直于端板的磁场的增加而减小。外圆柱附近形成均匀旋转区域。强磁场导致从端盖处的差动旋转环之间的结发出稳定的Stewartson层。随着雷诺数的增大，Stewartson层变薄，随着磁场的增强和雷诺数的增大，Stewartson层进入主流的深度增大。然而，当雷诺数大于临界值$\sim 600$时，轴对称和非轴对称的不稳定性发生，并导致Stewartson层不太突出，从边界延伸得不太远。
2008-04-26 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Nonrelativistic parallel shocks in unmagnetized and weakly magnetized plasmas
我们提出的2D3V粒子在细胞模拟的非相对论性等离子体碰撞与不存在或平行的大规模磁场的参数适用于年轻的超新星遗迹的条件。我们研究了不同密度的等离子体板的碰撞，导致两个不同的冲击和接触不连续性。电子动力学在系统的发展过程中起着重要的作用。虽然非相对论性冲击在未磁化和磁化等离子体中都可以由韦伯型不稳定性介导，但当存在大尺度磁场时，冲击形成过程的效率更高。正向和反向冲击下游的电子分布通常是各向同性的，而离子的情况并非总是如此。我们没有看到任何显著的证据，无论是在电子人口，也不是在离子分布的预加速。
2012-09-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Lower-Hybrid Drift Instabilities in a magnetic nozzle
针对磁喷嘴中可能存在的E×B装置共有的非稳态不稳定性问题，开展含平行不均匀性等效应的局部线性分析与准线性分析，预测了角向不稳定性范围并明确平行梯度的驱动作用。
2024-12-13 physics.plasm-ph
Fluctuation Dynamo in a Collisionless, Weakly Magnetized Plasma
本文给出了无碰撞、弱磁化等离子体中涨落发电机的数值研究结果。这个发电机和它的磁流体动力学（MHD）对应物之间的关键区别是由一个弱种子场的放大磁场对齐的压力各向异性的绝热生产。这反过来又驱动了离子拉莫尔尺度上的动力学不稳定性-也就是消防管和镜子-切断了热压力和磁压力之间的绝热联系，从而允许发电机继续运转。在由这些不稳定性驱动的快速增长的初始阶段之后，磁能呈指数增长，并表现出在电阻标度附近达到峰值的$k^{3/2}$谱，类似于大磁普朗特数（$\mathrm{Pm}\gg{1}$）MHD发电机。磁场自组织成一个折叠的片状拓扑结构，方向反转的电阻规模和磁场线弯曲的平行规模的流动。有效的$\mathrm{Pm}$取决于离子拉莫尔标度是高于还是低于场反转标度：在前一种情况下，粒子经历玻姆样扩散;在后一种情况下，粒子主要散射离开位于磁褶皱末端的消防水管波动，粘度变得各向异性。磁场最终在动力学强度下饱和，其谱峰向更大尺度迁移。这个特征，加上磁场强度和磁力线曲率的反相关性，以及磁片逐渐变薄成带状，类似于大型$\mathrm{Pm}$发电机的饱和状态，主要区别体现在消防水管/镜像不稳定区域。这些结果对磁场在弱碰撞的星系团内介质中的增长具有一定的意义。
2018-07-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Photon frequency conversion induced by gravitational radiation
本文研究了引力辐射在磁化多组分等离子体中的传播。结果表明，大的密度扰动可以产生，即使是小的偏差，从平坦的空间，提供的回旋频率是远远大于等离子体频率。此外，密度梯度还可以引起电磁辐射的频率转换，从而产生引力波的间接观测效应。
2001-04-09 astro-ph gr-qc physics.plasm-ph
Laboratory experiments and numerical simulations on magnetic instabilities
行星、恒星和星系的磁场是由运动的导电流体的自激产生的。一旦产生，磁场就可以通过破坏旋转流的稳定来在宇宙结构的形成中发挥积极作用，否则旋转流在流体动力学上是稳定的。长期以来，磁流体发电机作用和磁触发流动不稳定性都是纯理论研究的主题。然而，与此同时，在里加、卡尔斯鲁厄和卡达拉什的大规模液体钠实验中观察到了发电机效应。在本文中，我们总结了一些较小的液态金属实验致力于各种磁不稳定性，如螺旋和方位角的磁旋转不稳定性，泰勒不稳定性，以及不同的不稳定性，出现在一个磁化的球形Couette流的结果。最后，我们展望了一个大规模的泰勒-库埃特实验，使用液体钠，并观察磁触发的不稳定性的流动与正剪切的前景。
2016-10-18 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Collisionless cooling of perpendicular electron temperature in the thermal quench of a magnetized plasma
针对热猝灭中实验观测的垂直电子温度下降与平行输运理论预测不匹配的问题，本文提出冷电子稀释冷却和两类哨声不稳定性波粒相互作用两种无碰撞机制，解释了快速 $T_{e\perp}$ 冷却如何同步跟随 $T_{e\parallel}$ 的无碰撞骤降。
2023-12-13 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Safety first: Stability and dissipation of line-tied force-free flux tubes in magnetized coronae
本文通过线性分析和含时无力电动力学模拟，研究线系无力磁通管在不同扭转量下的稳定性与能量耗散，发现安全因子q≤1时扭曲模主导耗散，并给出增长率与特征螺距的标度关系及其对磁星磁层耗散的影响。
2024-05-04 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
