The Electron Firehose and Ordinary-Mode Instabilities in Space Plasmas
自生波动在太阳风和磁层等离子体中特别有趣，因为库仑碰撞很少，不能解释观测到的准平衡态。线性理论预测，在相同的条件下，水龙带和普通模式不稳定性可以发展，混淆了这些不稳定性在调节空间等离子体性质中的作用。这两个不稳定性的层次结构在这里重新考虑非流动等离子体与电子温度各向异性$T_\parallel > T_\perp$，其中$\parallel$和$\perp$表示相对于本地平均磁场的方向。除了前面的比较分析，在这里的整个3D波矢谱的竞争不稳定性进行了研究，特别注意倾斜消防水龙带不稳定性和相对知之甚少的普通模式不稳定性。结果表明，倾斜水龙带不稳定性的阈值低于平行水龙带不稳定性和低于普通模式的不稳定性的优势。对于较大的各向异性，普通模式可以增长得更快，最大增长率超过倾斜消防水龙带不稳定性。在以前的研究中，声称一个可能的活动的普通模式中的小$β[< 1]$制度，在这里严格表明，只有大的$β[> 1]$制度容易受到这些不稳定性。
2013-07-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Comparing the counter-beaming and temperature anisotropy driven aperiodic electron firehose instabilities in collisionless plasma environments
电子消防管不稳定性是研究最多的动力学不稳定性之一，特别是在空间等离子体中，其动力学主要由无碰撞的波粒相互作用控制。本文对由各向异性温度和电子反束布居数激发的非周期电子水龙带不稳定性进行了比较分析。两个对称的反束提供了类似于单个（非漂移）布居的温度各向异性的有效动力学各向异性，其中沿磁场方向的温度大于垂直方向的温度。因此，反束流等离子体容易受到类似消防软管的不稳定性（FIs），平行和倾斜的分支。在这里，我们专注于倾斜的光束FI，这也是非周期性的自由能时，对称的反光束提供。研究结果表明，当漂移或聚束速度（$U$）不超过热速度（$α$）时，在相同的波数区间和相同的倾斜角度范围内（相对于磁场方向），存在非周期性聚束，但反聚束聚束.然而，对于$U/α> 1$，还预测了另一种静电双流不稳定性（ETSI），其增长率可能高于CBFI，并且在这种情况下可能主导动力学。
2022-09-01 physics.plasm-ph
Reduced magnetohydrodynamic theory of oblique plasmoid instabilities
用简化的磁流体力学方程研究了等离子体团不稳定性的三维性质。对于由$\vc{B}_o = B_{po} \tanh (x/λ) \hat{y} + B_{zo} \hat{z}$表示的具有引导场的Harris平衡，模式谱在电流片中的多个谐振表面处是不稳定的，而不仅仅是极向场$B_{yo} (x) = B_{po} \tanh (x/λ)$的零表面，其是2D中或在不存在引导场的情况下的唯一谐振表面。这里，$B_{po}$是平衡极向场的渐近值，$B_{zo}$是恒定平衡引导场，$λ$是电流片宽度。每个谐振表面上的等离子体团具有唯一的折射角$θ\equiv \arctan(k_z/k_y)$。角度$θ$的谐振表面位置是$x_s = - λ\arctanh (\tan θB_{zo}/B_{po})$，并且谐振表面的存在需要$|θ| < \arctan (B_{po} / B_{zo})$。在恒定- $ψ$状态下，最不稳定的角度是倾斜的，即$θ\neq 0$和$x_s \neq 0$，但在非恒定-$ψ$状态下，最不稳定的角度是平行的，即$θ= 0$和$x_s = 0$。对于固定的双折射角，最不稳定的波数位于常数- $ψ$和非常数- $ψ$区域的交叉点。该模式的增长率为$γ_{\textrm{max}}/Γ_o \simeq S_L^{1/4} (1-μ^4)^{1/2}$，其中$Γ_o = …
2011-12-31 physics.plasm-ph
The electron foreshock at high-Mach-number nonrelativistic oblique shocks
在宇宙中，恒星和致密天体之外的物质主要由无碰撞等离子体组成。超音速等离子体流与障碍物的相互作用导致无碰撞激波，这种激波通常与强烈的非热辐射和宇宙射线粒子的产生有关。受超新星遗迹中非相对论高马赫数激波模拟的启发，我们研究了斜激波扩展前震中相对论电子束激发的不稳定性。在内部和外部前震区域的相空间分布推导出与粒子在细胞模拟的冲击，并作为初始条件的模拟与周期性的边界条件，以研究其松弛向平衡。我们发现，所观察到的电子束不稳定性同意非常好的线性色散分析的预测：静电电声不稳定性占主导地位的前震的外部区域，而更密集的电子束在内部前震驱动的陀螺共振的哨声不稳定性。
2022-04-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Spatiotemporal dynamics of ultrarelativistic beam-plasma instabilities
众所周知，流经等离子体的电子束或电子-正电子束容易产生微不稳定性。对于一个稀释的超相对论无限长光束，占主导地位的不稳定性是纵向双流和横向平行模式之间的混合模式，与相速度倾斜的光束速度。一个时空理论描述的线性增长，这种斜混合不稳定性的建议，它预测时空效应一般占上风的有限长度的光束，导致一个显着较慢的不稳定性的演变比通常假设的纯时间制度。这些结果得到了粒子模拟（PIC）的准确支持。此外，我们表明，由有限宽度光束驱动的等离子体尾场引起的自聚焦动力学可以与倾斜不稳定性竞争。通过PIC模拟分析，这两个过程在现实系统中的相互作用对即将到来的超相对论束-等离子体相互作用加速器实验具有重要意义。
2022-05-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Temperature-dependent Saturation of Weibel-type Instabilities in Counter-streaming Plasmas
我们提出了第一个2X2 V连续Vlasov-Maxwell模拟的互穿，非磁化等离子体，研究两个流，斜，和双折射模式之间的竞争在弱相对论制度。我们发现，后非线性饱和的最快增长的双流和斜模式，有效的温度各向异性，驱动电流丝形成通过长期的韦伯不稳定性，有很强的依赖于逆流等离子体的内部温度。有效的温度各向异性是显着减少在较冷的等离子体比在较热的，导致数量级较低的磁化较冷的等离子体。韦伯型不稳定性的能量转换效率对内部束流温度的强烈依赖关系，对确定它们对许多天体物理和实验室等离子体观测到的磁化的贡献具有影响。
2019-02-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Weibel, Two-Stream, Filamentation, Oblique, Bell, Buneman... which one grows faster ?
许多相互竞争的线性不稳定性很可能发生在天体物理环境中，重要的是要评估哪一个在给定的情况下增长得更快。建立了一个包含主束等离子体不稳定性的解析模型。完整的三维介电张量，从而解释了冷相对论电子束通过冷等离子体，占引导磁场，返回电子电流和移动质子。考虑任何方向的波矢量允许检索最不稳定的模式为任何参数集。因此，提供了一个统一的描述的丝状（韦伯），双流，布尼曼，贝尔不稳定性（和更多），允许其层次结构的系统参数的准确确定。为了与实际情况和PIC模拟相关，电子与质子的质量比被视为参数，并且用两个不同的值，即1/1836和1/100进行数值计算。在系统参数相空间中，由每种不稳定性所支配的区域的形状远非平凡。对于低密度束流，超磁化区倾向于由双流不稳定性或布尼曼不稳定性控制。对于等于等离子体密度的束流，取决于束流的洛伦兹因子，最多有四种模式可能起作用。在系统参数相空间的某些区域，主模可能随电子质子质量比而变化。应用于太阳耀斑、星系际流和相对论冲击物理学。
2009-04-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Conditions for proton temperature anisotropy to drive instabilities in the solar wind
利用高分辨率的太阳轨道器数据，我们研究了质子温度各向异性驱动的镜像模式和倾斜消防水龙带不稳定性发生在太阳风的等离子体条件。我们发现，不稳定的等离子体表现出依赖于磁场的方向和体积太阳风的速度，不能单独用双绝热膨胀的太阳风之间的角度。角度依赖性表明，垂直加热Alfvénic风可能是负责。我们量化的两个不稳定性的发生率作为不稳定的间隔的长度的函数，因为它们是对流的航天器。这种分析表明，镜像模式和倾斜的消防水龙带不稳定性需要一个空间间隔的长度大于2至3个不稳定的波长，以放松等离子体到一个边缘稳定的状态，从而更接近热力学平衡的太阳风。我们的分析表明，这些不稳定性有效地发挥作用的条件在比太阳风湍流的相关长度短得多的尺度上局部变化。
2022-10-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Turbulence vs. fire hose instabilities: 3-D hybrid expanding box simulations
采用三维混合膨胀箱模拟方法研究了缓慢膨胀等离子体中衰减等离子体湍流与质子水龙带不稳定性之间的关系。我们施加一个初始的环境磁场沿径向方向，我们开始与大规模的，线性极化，随机相位Alfvenic波动与零交叉螺旋度的各向同性频谱。湍流级联迅速发展，导致弱质子加热，不足以克服膨胀驱动的垂直冷却。等离子体系统最终驱动产生准单色波包的平行和倾斜的消防水龙带不稳定性，减少质子温度各向异性。消防水龙带波活动具有低振幅，波矢量相对于由湍流级联主导的区域之外的环境磁场准平行/倾斜，并且仅在相对于环境磁场准平行/倾斜的方向上拍摄的一维功率谱中是可辨别的;在准垂直角度下，波活动被湍流背景隐藏。这些波部分被质子重吸收，部分耦合并参与湍流级联。它们的存在降低了峰度（一种测量不稳定性的方法）和香农熵，但增加了磁场波动的詹森-香农复杂性;这些变化相对于环境磁场是微弱的和各向异性的，目前还不清楚它们是否可以用来间接识别不稳定驱动波的存在。
2019-08-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonlinear coupling of whistler waves to oblique electrostatic turbulence enabled by cold plasma
动力学模拟和理论表明，哨声波可以激发斜，短波长的波动，通过二次漂移不稳定性，如果人口足够冷的等离子体。激发的模式导致加热的冷人口和阻尼的主要哨声波。不稳定阈值取决于冷种群的密度和温度，如果冷种群的温度足够低，则不稳定阈值可以相对较小。因此，这种机制可能会发挥重要作用，在控制振幅的哨声在地球的磁层的冷背景等离子体足够的密度存在的地区。
2021-04-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Stream instabilities in relativistically hot plasma
在相对论热电子背景下，导出了一般传输角下相对论离子束的不稳定性。结果表明，在垂直于流动方向的方向上的韦伯不稳定性是增长最快的模式，可能是第一次出现，与PIC模拟中看到的对齐的细丝一致。斜，准垂直模式增长几乎一样快，因为增长率只适度变化的角度，他们可能会扭曲或扭曲后的垂直模式饱和的灯丝。
2011-04-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Parametric decay of oblique Alfvén waves in two-dimensional hybrid simulations
已知某些类型的等离子体波在特定的等离子体条件下变得参数不稳定，其中泵浦波将衰减成具有不同波数和频率的几个子波。在过去，相关的等离子体不稳定性已被处理解析为各种参数制度，并通过使用各种数值方法，但相对于背景磁场的斜传播很少被处理在两个维度，主要是因为高的计算需求。在这里，我们提出了一个混合模拟研究具有椭圆偏振的适度倾斜Alfvén波的参数衰减。发现这种压缩波可以衰减成波数比泵浦波高和波数比泵浦波低的波。
2012-07-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Dispersion Relations and Instability Thresholds of Oblique Plasma Modes in the Presence of an Ion Beam
如果离子束的速度足够大，离子束可以使阿尔文/离子回旋波和磁声波/哨声波不稳定。热等离子体色散关系的数值解先前已经表明，激发这种不稳定性所需的最小束速度对于具有$\vec k \times \vec B_0\neq 0$的斜模式比对于具有$\vec k \times \vec B_0 = 0$的平行传播模式明显更小，其中$\vec k$是波矢量，$\vec B_0$是背景磁场。在本文中，我们解释这种差异的准线性理论的框架内，专注于低$β$等离子体。我们首先推导，在冷等离子体近似下，在存在离子束的情况下，倾斜和平行传播波的色散关系和偏振特性。然后，我们展示了如何可以推导出不同的波分支的不稳定阈值的波-粒子共振条件，在波帧中的粒子能量的守恒，波能量的符号（正或负），和波的偏振。我们还提供了一个图形描述的不同条件下，朗道共振和回旋共振不稳定的阿尔文/离子回旋波的存在下的离子束。我们利用我们的研究结果来讨论可能限制太阳风中α粒子差分流的不稳定性类型。
2013-01-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A Two-Fluid Study of Oblique Tearing Modes in a Force-Free Current Sheet
动力学模拟表明，三维重联在无碰撞制度的收益，通过形成和相互作用的磁通量绳，这是由于在多个共振面撕裂不稳定性的增长产生。由于动力学模拟本质上是昂贵的，它是可取的，以探索减少双流体模型捕捉这种复杂的演变，特别是在强引导场制度，其中双流体模型是更好地证明的可行性。考虑到这一目标，本文比较了无碰撞撕裂不稳定性的演变与两流体模型和完全动力学模拟的无力电流片。我们的结果表明，最不稳定的模式是倾斜的引导场大于重联场，在协议的动力学结果。将标准的双流体撕裂理论推广到斜角撕裂不稳定性。由此产生的理论产生一个平坦的斜谱，并低估了增长的斜模式以类似的方式相对于动力学模拟的动力学理论。
2016-01-26 physics.plasm-ph
On electromagnetic instabilities at ultra-relativistic shock waves
本文讨论了相对论激波前兆通过微观不稳定性产生磁场的问题。上游等离子体的磁化水平是一个关键参数，特别是因为冲击前兆的长度尺度受到背景磁场中加速粒子的拉莫尔旋转和冲击波速度的限制。本文详细讨论和计算了由加速粒子和反射粒子布居所引起的下列束等离子体不稳定性的增长率：对于非磁化激波，韦伯不稳定性和折射不稳定性，以及切伦科夫共振纵模和斜模;对于磁化激波，具有纵向静电模的韦伯不稳定性和共振切伦科夫不稳定性，以及阿尔芬不稳定性，耳语和非凡模式。所有这些不稳定性都是在上游产生的，然后它们被传递到下游。由切伦科夫共振不稳定性激发的模式对于下游介质的磁化具有特别重要的意义，因为作为等离子体本征模式，它们具有比韦伯模式更长的寿命。我们讨论的主要限制波的增长与长度的前体和上游介质的磁化倾斜和平行的冲击波。我们还刻画了获得费米加速的适当条件。我们恢复了最近的粒子模拟的一些结果，并得出结论与天体物理的情况下，特别是脉冲星风和伽马射线暴外部冲击波的一些应用。（节录）
2009-09-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electrostatic and electromagnetic instabilities associated with electrostatic shocks: two-dimensional particle-in-cell simulation
本文采用二维电磁粒子模拟方法研究了相对高速（~3000 km/s^-1）等离子体流中的静电无碰撞激波，以及激波周围可能产生的静电和电磁不稳定性对激波动力学的影响。结果表明，静电离子-离子不稳定性可以发展在前面的冲击，在那里的等离子体是在逆流条件下，具有高度倾斜的波矢，如前所述。由静电离子-离子不稳定性产生的静电势斜向激波表面传播，变得与激波势相当，最终激波结构被破坏。结果还表明，在激波前，束-韦伯不稳定性也逐渐增强，从而表明束-韦伯不稳定性产生的磁场在激波的长期演化中起重要作用，并且在静电激波消失后很长时间内，韦伯介导的激波才形成。还观察到，二次静电冲击形成在初级静电冲击前面的反射离子中。
2010-03-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Instabilities and propagation of neutrino magnetohydrodynamic waves in arbitrary direction
在以前的工作[16]中，引入了一个新的模型，考虑了由于中微子耦合到磁流体动力学等离子体而产生的费米弱力的作用。由此产生的中微子磁流体动力学研究在一个特定的几何形状与磁声波，其中的环境磁场和波矢量是垂直的。在超新星参数的背景下，相应的快速，短波长中微子束的不稳定性，然后获得。目前的通信概括了这些结果，允许任意方向的波传播，包括快速和慢速磁流体动力学波和斜角的中间情况。在极端天体物理环境中，密集的中微子束存在的中微子等离子体不稳定性的数值估计。
2017-12-14 physics.plasm-ph
Electron Firehose Instabilities in High-$β$ ICM shocks
通过反射和冲击漂移加速（SDA）实现的电子预加速是无碰撞冲击中非热电子扩散冲击加速（DSA）的关键。以前的研究表明，在高$β$（$β=P_{\rm gas}/P_{\rm B}$）的团内介质（ICM）中的弱准垂直（$Q_\perp$）激波中，由于SDA反射电子引起的温度各向异性可以驱动电子消防管不稳定性，从而在激波足中激发斜向非传播波。本文通过线性分析和粒子模拟研究了$β\sim100$ ICM等离子体中电子温度各向异性（ETAFI）和漂移电子束（EBFI）驱动的水龙带不稳定性。EBFI应该是更相关的描述上游波的自激在$Q_\perp$冲击，因为回流电子在冲击脚的行为更像一个电子束，而不是各向异性双麦克斯韦人口。我们发现，这两种不稳定性的基本属性，如增长率，$γ$，和波数的快速增长的斜模式是相似的ICM环境中，有一个例外，而由ETAFI激发的波是非传播的（$ω_r=0$），由EBFI激发的有一个非零频率（$ω_r\neq0$）。但是，使用$ω_r<γ$时，频率较小。因此，我们的结论是，以前的研究的上游波的性质的基础上ETAFI的解释仍然有效的$Q_\perp$ -冲击的ICM。
2019-12-26 astro-ph.HE 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
Neutrino-driven electrostatic instabilities in a magnetized plasma
本文考虑了中微子束对Trivelpiece-Gould模的不稳定作用，假设在磁化等离子体中的静电扰动是由电子在中性离子背景中组成的，通过电-弱相互作用产生的有效中微子力耦合到中微子种上.磁场被发现显着提高线性不稳定性增长率，计算超新星II型环境。在形式上，对于波矢平行或垂直于磁场的情况，用适当的Trivelpiece Gould频率代替等离子体频率，从未磁化的情况得到不稳定性增长率。还得到了与斜传播相关的增长率。
2017-12-15 physics.plasm-ph
Fast growing instabilities for non-parallel flows
利用非相对论三流体模型研究了两个等离子体壳层以任意角度$θ$穿过背景等离子体时不稳定模的增长。具有$θ=0$的并行流比具有$θ=π$的反并行流稍微更不稳定。情况$θ=π/2$是不稳定的$θ=0$之一，但增长最快的模式是斜的。虽然最不稳定的波矢量随方向而变化，但其增长率略有变化，并且没有稳定的配置。特别是对于$θ=π/2$的情况，可以导出许多精确的结果。
2009-01-07 astro-ph.SR 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
Neutrino magnetohydrodynamic instabilities in presence of two-flavor oscillations
研究了中微子味振荡对中微子束驱动磁等离子体中磁流体动力学（MHD）波传播和不稳定性的影响。利用中微子MHD模型，导出了一个普遍的色散关系，它不仅反映了MHD波与中微子束的共振相互作用，而且反映了MHD波与中微子味振荡的共振相互作用。结果表明，后者有助于波的色散和增强的幅度倾斜磁声波的不稳定性。然而，剪切-阿尔夫文波仍然不受中微子束和中微子味振荡的影响。这种增强的磁声波的不稳定性的幅度可以是显着的相对长波长的微扰的制度中的高中微子数密度和/或强磁场，给出了一个令人信服的机制II型核心坍缩超新星爆炸。
2023-03-04 physics.plasm-ph
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
Proton temperature-anisotropy-driven instabilities in weakly collisional plasmas: Hybrid simulations
本文用二维混合膨胀箱模拟方法研究了弱碰撞、高β等离子体中的动力学不稳定性，其中库仑碰撞模型采用Langevin方程（对应于Fokker-Planck方程）。膨胀驱动平行或垂直的温度各向异性（取决于环境磁场的取向）。对于所选择的参数的库仑碰撞是重要的驱动程序，但不足以保持系统稳定的质子温度各向异性驱动的不稳定性。在平行的温度各向异性的情况下，占主导地位的倾斜消防水带的不稳定性有效地降低了各向异性的准线性方式。在垂直温度各向异性的情况下，占主导地位的镜像不稳定性产生相干的压缩结构，散射质子和降低温度各向异性。对于这两种情况下的不稳定性产生暂时足够的波能量，使相应的（异常）输运系数占主导地位的碰撞的和他们的属性是类似的无碰撞等离子体。
2014-09-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
Extended electron tails in electrostatic microinstabilities and the nonadiabatic response of passing electrons
离子回旋半径尺度的微不稳定性通常具有与离子渡越频率相当的频率。由于小的电子-离子质量比和大的电子渡越频率，传统上认为通过的电子在离子回旋半径尺度模式下响应。然而，在回旋动力学模拟离子回旋半径尺度模式在轴对称环形磁场，通过电子的非绝热响应可以驱动模式，并产生波动与狭窄的径向层，这可能会产生后果的湍流运输在各种情况下。在通量管模拟中，在气球表示中，这些不稳定性显示为具有扩展尾部的模式。小的电子-离子质量比限制的线性陀螺动力学的静电不稳定性，在轴对称环形磁几何形状，包括通过电子和相关的窄径向层的非绝热响应。该理论揭示了仅由非绝热通过电子响应驱动的离子回旋半径尺度模式的存在，并恢复了由离子和捕获电子的响应驱动的通常的离子回旋半径尺度模式，其中通过电子的非绝热响应很小。碰撞和碰撞限制的理论被认为是在结构和物理过程中的新古典运输理论，表现出相似之处。通过研究增长最快的本征模的初始值模拟，质量比缩放的预测进行了测试和验证数值碰撞频率的范围。从小的电子-离子质量比理论的见解可能会导致一个计算有效的治疗扩展模式。
2022-01-26 physics.plasm-ph
PIC simulations of nonrelativistic high-Mach-number oblique shocks propagating in a turbulent medium
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Potsdam（波茨坦大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；The University of Tokyo（东京大学）
本文通过2D3V粒子-网格（PIC）模拟研究了非相对论斜激波与预存在的压缩湍流相互作用，发现湍流增强了磁波动幅度，影响了反射电子的动力学，导致电子前鞘更短更热，并产生更多非热电子。
2026-05-21 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Ion kinetic effects and instabilities in the plasma flow in the magnetic mirror
采用准中性混合动力学方法研究了等离子体流中有限离子温度和离子反射对等离子体运动的影响。结果表明，在冷离子极限下，粒子的速度分布与解析理论的预言吻合得很好，该理论预言了由于磁镜的最大磁场而形成的全局加速势，从而导致跨音速离子的速度分布。对于各向同性和各向异性分布的暖离子，也得到了全局跨音速离子速度分布。部分离子反射被观察到由于磁镜的组合效应和随时间变化的波动的电位作为一个结果的波破碎和不稳定性的区域时，流体的解决方案成为多值。尽管有部分反射，通过的离子的流动仍然遵循由磁场轮廓限定的全局加速轮廓。在模拟与反射边界条件模仿等离子体源，并允许捕获和通过离子之间的过渡，跨音速加速解决方案的全球性质被揭示为等离子体排气速度，最终定义在源区等离子体密度的约束。
2022-10-24 physics.plasm-ph
The Effect of Expansion and Instabilities in the Thermodynamic Regulation of the Young Solar Wind Plasma
Universidad de Santiago de Chile（圣地亚哥智利大学）；Center for Interdisciplinary Research in Astrophysics and Space Sciences (CIRAS)（天体物理学与空间科学跨学科研究中心）；Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）；Universidad de Chile（智利大学）
研究通过 Parker 太阳探针数据揭示 β∥ 控制质子温度各向异性限制不稳定性，展示温度各向异性随半经验反相关关系 T⊥/T∥~β∥^{-0.55} 轴向演化，与更远距离观测一致。
2026-08-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Ion Beam Instabilities during Solar Flare Energy Release
本研究通过ALPS求解线性色散关系，发现太阳耀斑能量释放期间离子束可激发三种不稳定波模，其中动力学阿尔芬波优先加热$^3$He，有望解释其丰度增强现象。
2025-01-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Comprehensive Gyrokinetic Study of Eigenstate Transitions in Fast Ion-Driven Electrostatic Drift Instabilities
本研究通过回旋动理学理论推导和GKV模拟，揭示了通行快离子驱动的漂移不稳定性中本征态转变的机制，并发现净能量通量可向内，对聚变加热效率有重要影响。
2025-01-23 physics.plasm-ph
Firehose and Mirror Instabilities in a Collisionless Shearing Plasma
采用混合动力学方法对无碰撞等离子体中的水龙带不稳定性和镜像不稳定性进行了数值模拟，其中压力各向异性是由持续线性剪切$S$改变磁场而驱动的。对于一个减少的字段，它被发现，主要是斜消防水龙带波动增长在离子拉莫尔尺度和饱和的能量$\sim$ $S^{1/2}$，压力各向异性钉扎在稳定性阈值的粒子散射的微尺度波动。相比之下，非线性镜波动较大的离子拉莫尔规模和增长世俗的时间;边际是由越来越多的人口共振粒子被困在磁镜。在一个剪切时间后，形成饱和的有序统一磁镜，并且粒子从它们的尖锐边缘散射。这两种不稳定性驱动亚离子拉莫尔尺度波动，这似乎是动力学阿尔文波湍流。我们的研究结果影响了天体物理和空间等离子体中的动量和热量传输理论，其中磁场的剪切拉伸是一个通用的过程。
2014-05-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Firehose instabilities triggered by the solar wind suprathermal electrons
例如，在来自太空的缺乏碰撞的等离子体中，太阳风、地球磁层、动力学不稳定性预计将在约束等离子体粒子的温度各向异性方面发挥主要作用，但只有在确定它们在这些环境中的性质之后才能给出明确的答案。本研究描述了超热电子布居存在下的电子消防管不稳定性的全谱，这些电子布居在空间等离子体中是普遍存在的。超热电子刺激周期性和非周期性分支，显著的是由非周期性模式向环境磁场倾斜传播所示的效果，其显著超过Lazar等人最近报道的平行（周期性）分支的生长速率，（2017a，MNRAS 464，564）。导出专门在等离子体参数方面，这种不稳定性的各向异性阈值也降低了超热电子的存在下，预测在太阳风条件下的增强的有效性。这些结果也可能与其他各种天体物理学背景有关，其中消防水龙带不稳定性涉及，例如，太阳耀斑、磁场重联点、吸积流或等离子喷流，导致日光层、星际介质和星系团中的冲击和同向旋转相互作用。
2018-11-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Obliquely propagating electromagnetic waves in magnetized kappa plasmas
速度分布函数（VDFs）表现出对高能尾的幂律依赖性，一直是等离子体物理界深入研究的主题。这种函数被称为kappa或超热分布，已被发现可以更好地拟合航天器在太阳风中测量的VDF。在这种新光源上正在解决的问题之一是太阳风质子和电子的温度各向异性。在文献中，（双）麦克斯韦等离子体激发波的一般处理是公认的。然而，对于卡帕分布，波的特性主要是针对相对于环境磁场的纯粹平行或垂直传播的极限情况进行研究的。到目前为止，对一般情况下平行传播的电磁波的贡献还很少报道。一般的治疗的情况下，防止在卡帕等离子体中的波粒相互作用的完整分析，因为一些不稳定性可以同时在平行和倾斜的方向上操作。在最近的工作中，Gaelzer和Ziebell [J. Geophys. Res. 119，9334（2014）]获得了由kappa VDF产生的低频、准垂直色散Alfvén波的介电张量和色散关系的表达式。在本工作中，由参考文献1介绍的形式主义推广的一般情况下，静电和/或电磁波传播的kappa等离子体中的任何频率范围内和任意角度。考虑了各向同性分布，但这里使用的方法可以很容易地应用于更一般的各向异性分布，如bi-kappa或乘积bi-kappa。
2016-01-21 physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron-driven instabilities in the solar wind
电子是太阳风中必不可少的粒子种类。它们的速度分布函数往往表现出非平衡特性。这些包括温度各向异性，尾部（峰度），和反射不对称性（偏度），这有助于显着的热通量的太阳风。如果这些非平衡特征足够强，它们会驱动动力学微观不稳定性。我们发展了一个基于准线性理论方程的半图形框架来描述太阳风中电子驱动的不稳定性。我们应用我们的框架，以共振温度各向异性驱动的不稳定性。这些不稳定性包括电子哨声各向异性不稳定性和传播电子消防管不稳定性。然后，我们描述的反射不对称性驱动的电子分布函数的共振不稳定性。这些包括电子/离子声、动力学阿尔文热通量、朗缪尔、电子束、电子/离子回旋、电子/电子声、哨声热通量、斜快磁声/哨声、低杂波风扇和缺电子哨声不稳定性。我们简要地评论非共振不稳定性驱动的电子温度各向异性，如镜像模式和非传播的消防水龙带不稳定性。最后，我们总结我们的审查与列表中的电子驱动的不稳定性领域的太阳风的开放性研究课题。
2022-06-21 astro-ph.SR physics.geo-ph 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
MeV cosmic-ray electrons modify the TeV pair-beam plasma instability
本研究探讨线性朗道阻尼对TeV耀变体对束等离子体不稳定性的影响，发现其抑制斜向模式并增强准平行模式，使能量损失效率提升超一个数量级。
2025-07-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Parametric instabilities and particles heating of circularly polarized Alfvén waves with an incoherent spectrum: two-dimensional hybrid simulations
快速太阳风和日冕中等离子体离子加热（特别是次重离子优先加热）是空间物理中的一个悬而未决的问题。然而，Alfvén波一直被认为是电晕加热的候选能源。本文利用低β电子-质子-α等离子体系统的二维混合模拟模型，研究了等离子体加热与密度功率谱演化和磁场涨落的关系，这些扰动是由具有非相干谱的初始泵浦Alfvén波在不同传播角θ k0 B0处的参数不稳定性激发的（初始泵浦波矢量k0和背景磁场B0之间的斜角）。结果表明，波-波耦合和波-粒相互作用在离子加热中起着关键作用，小传播角（如θ_k0B0 = 15 °）的Alfvén谱比单色Alfvén波或大传播角Alfvén谱能更有效地加热质子和α粒子的垂直方向和平行方向的α粒子.
2021-08-16 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
Dispersion and thermal effects on electromagnetic instabilities in the precursor of relativistic shocks
费米加速可以有效地发展在相对论性无碰撞冲击波提供上游（未受冲击）等离子体是弱磁化。在低磁化下，冲击前兆的大尺寸确实为电磁微不稳定性的增长提供了足够的时间，并且这种微不稳定性产生小尺度湍流，这又提供了所需的散射。本论文扩展了我们以前的分析，这些微观不稳定性的发展，占有限的角度分散束的反射和加速粒子，并占预期的加热的上游电子在冲击前兆。我们发现，只要上游等离子体的电子保持冷态，斜向双流不稳定性可以在激波洛伦兹因子gamma_{sh} ~10的范围内工作，而在此范围内，偏转不稳定性被强烈抑制;然而，当电子被加热到相对论温度时，情况变得相反，双流不稳定性被抑制，而双折射模式变得有效，即使在冲击洛伦兹因子的中等值下。这些不稳定性的峰值波长从惯性电子尺度向质子惯性尺度迁移，因为背景电子在冲击前兆的交叉过程中逐渐被加热。我们还讨论了冲击上游电流驱动的不稳定性的作用。特别是，我们表明，返回/加速粒子通过其在背景磁场中的旋转产生横向电流。我们发现，在背景等离子体中的补偿电流可以导致布尼曼不稳定性，提供了一个有效的电子加热源。[摘要]
2011-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
PIC Simulations of Velocity-Space Instabilities in a Decreasing Magnetic Field: Viscosity and Thermal Conduction
本文采用粒子模拟方法（PIC），模拟了背景磁场逐渐减小的无碰撞电子-离子等离子体，研究了速度-空间不稳定性对等离子体粘性加热和热传导的影响。如果$B$减小，则磁矩的绝热不变性引起具有$p_{||,j} > p_{\perp,j}$的压力各向异性（$p_{||,j}$和$p_{\perp,j}$表示平行于和垂直于磁场的物质$j$（$=i$或$e$）的压力）。线性理论表明，对于足够大的各向异性，可以触发不同的速度空间不稳定性。这些不稳定性，增长规模相当于电子和离子拉莫尔半径，原则上有能力俯仰角散射粒子，限制增长的各向异性。我们的PIC模拟集中在非线性，饱和制度的不稳定性。这是通过在等离子体中施加剪切而使磁场永久减小来实现的。结果表明，在$2 \lesssim β_j \lesssim 20$（$β_j \equiv 8πp_j/B^2$）区，离子和电子的饱和压力各向异性受斜离子流（OIF）和快磁声/哨声（FM/W）不稳定性的共同影响.这些不稳定性优先在离子拉莫尔半径尺度上增长，并使离子和电子压力各向异性几乎相等：$Δp_e/p_{||,e} \approx Δp_i/p_{||,i}$（其中$Δp_j=p_{\perp,j} - p_{||,j}$）。我们还通过直接计算电子沿平均磁场的平均自由程来量化等离子体的热传导，我们发现这强烈依赖于$B$是否减小或增加。我们的结果可以应用于低碰撞…
2018-02-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Ion-Driven Instabilities in the Inner Heliosphere II: Classification and Multi-Dimensional Mapping
本研究利用Helios观测的约150万个粒子速度分布函数的不稳定性计算数据，训练含三个组件的机器学习算法，实现不稳定性预测、特性估算与模式分类，并绘制多维相空间分布，明确了初生太阳风与碰撞老等离子体中的主导不稳定性模式。
2023-06-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Quantum electrodynamic effects on counter-streaming instabilities in the whole \textbf{k} space
在最近的工作[Bret，EPL \textbf{135}（2021）35001]中，评估了双流不稳定性的量子电动力学（QED）效应。它是关于无碰撞逆流系统中波矢沿流动方向的扰动增长。在这里，分析扩展到波矢量的每一个可能的方向。恢复了先前的双流不稳定性结果，并证明了即使在3D分析的框架内，即使考虑QED效应，这种不稳定性基本上仍然是1D的。在垂直于流的波矢中发现的平行不稳定性受QED修正的影响很小。与经典情况一样，其增长率在大$k_\perp$处饱和。饱和值被发现独立的QED修正。最小的不稳定$k_\perp$与QED修正无关。令人惊讶的是，不稳定模式发现斜波矢量\emph{not}遵循相同的模式。对一些人来说，QED修正确实降低了增长率。但对其他人来说，同样的修正反而提高了增长率。QED效应在非磁化系统中发挥作用的可能性进行了评估。粒子在指数增长的场中振荡产生的伽马辐射产生的电子对没有考虑在内。
2022-01-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Quasistatic modeling of ultrarelativistic beam-plasma instabilities
Universidade de Lisboa（里斯本大学）；École polytechnique（巴黎综合理工学院）；Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Helmholtz-Institut Jena（亥姆霍兹耶拿研究所）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）
研究相对论性粒子束在等离子体中的不稳定性，提出统一全电磁准静态模型，不采用SVEA，发现新的时空CFI在前沿占主导，能捕捉多种不稳定性增长，经与粒子模拟比较，证实该模型对相关不稳定性建模的有效性。
2026-07-28 astro-ph.HE physics.acc-ph physics.plasm-ph
Instabilities in a current sheet with plasma jet
研究了等离子体喷流存在下磁流体动力学电流片的稳定性问题。电流方向垂直于电流片的法线，我们分析了两种情况：（1）电流沿磁场的反平行分量流动;（2）电流垂直于磁场的反平行分量流动。导出了一个广义方程组，并将其作为边值问题求解。对于第一种情况，我们证明了在$V_0/B_0 \lesssim 2$（其中$V_0$和$B_0$分别为射流速度和上游Alfvén速度）处的磁场作用下，流动扭折模是稳定的，并且不受电阻率的显著影响。在$V_0/B_0 \lesssim 1$处，流香肠模稳定，在有限电阻率下，流撕裂模可以过渡到流撕裂模。流撕裂模式比纯撕裂模式具有更大的增长率，但最大增长率与Lundquist数之间的标度关系保持不变。当射流垂直于磁场的反平行分量时，最不稳定的香肠模式通常是垂直的（沿着射流的波矢量），而没有引导场。但是，在有限的引导场的情况下，最不稳定的香肠模式可以是倾斜的，这取决于射流速度和引导场强度。
2022-06-07 physics.plasm-ph physics.space-ph
Simulating ultrarelativistic beam-plasma instabilities with a quasistatic particle-in-cell code
本文开发了二维准静态PIC代码QuaSSis，用于模拟超相对论束-等离子体斜双流不稳定性，通过控制宏粒子初始噪声实现精确触发，并与标准PIC及解析模型验证。
2025-06-23 physics.plasm-ph
Modeling ultrarelativistic streaming plasma instabilities under the quasistatic approximation
GAP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等技术学院等离子体与核聚变研究所）；CEA, DAM, DIF（法国原子能及替代能源委员会）；Université Paris-Saclay, CEA, LMCE（巴黎萨克雷大学）；Helmholtz-Institut Jena（耶拿亥姆霍兹研究所）；Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院应用光学实验室）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）
研究相对论性带电粒子束激发的等离子体流动不稳定性，利用准静态近似开发理论框架，能捕捉不稳定谱，发现电流丝化不稳定性时空演化及与斜双流不稳定性相互作用，经多种模拟验证，还展示其在稀薄束中捕捉非线性动力学的独特能力。
2026-07-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic instabilities in a self-gravitating rotating cosmic plasma
研究了银河系旋转气体等离子体中磁流体动力学（MHD）波的产生及其不稳定性，这些波受磁场、自引力、宇宙射线扩散对流以及气体和宇宙射线压力的影响。在三种不同的情况下，即当传播方向是垂直的，平行的和倾斜的静态磁场，并显示出显着修改的科里奥利力的影响，由于宇宙流体的旋转和宇宙射线扩散的耦合的Jeans，Alfv{é}n和磁声波，阻尼或不稳定的条件进行了研究。耦合模可以是阻尼的或反阻尼的，这取决于波数是高于或低于由科里奥利力和宇宙线压力的影响而减少的Jeans临界波数。结果表明，旋转轴偏离静磁场方向时，Alfv{é}n波与经典的Jeans模发生耦合，从而产生修正的慢Alfv{é}n波、快Alfv{é}n波和修正的经典Jeans模.此外，由于宇宙射线扩散的影响，在慢、快Alfv{é}n波的中频区出现了一种新的波模（可称之为快Jeans模），这种波模在长波长传播时似乎是无色散的，在星系的高密度区不稳定性增长率较低。本文所报道的各种MHD波的色散特性和不稳定性对不同长度尺度的星系结构的形成起着关键作用。
2022-10-18 physics.plasm-ph
Alternative high plasma beta regimes of electron heat-flux instabilities in the solar wind
太阳风中的热输运主要由超热电子布居决定，即，一个纤细的光环和一个场对准的光束/射线，具有高能量并沿着磁场逆太阳漂移。它们的演化可能为热通量随太阳风膨胀而迅速下降提供合理的解释，通常被称为自生不稳定性，或所谓的热通量不稳定性（HFIs）。本论文提供了一个统一的描述HFI的全谱，所规定的线性动力学理论的高β条件（$β_e \gg 0.1$）和不同的相对漂移（$U$）的超温流。区分不同性质的HFI，即，电磁的、静电的或混合的，平行于或倾斜于磁场传播等，以及它们的相互作用（共存）或支配制度。HFI的这些替代机制相互补充，并且可能是超热电子的不同相对漂移和太阳风中的各种条件的特征，例如，在慢速或快速风，流动相互作用区和行星际冲击。此外，这些结果强烈表明，热通量调节可能不仅涉及一个，而是几个HFI，伴随或相继的时间。一个单一的，定义明确的不稳定性，对超热电子的主要影响，隐含的，热通量的条件，似乎是非常有限的。惠斯勒高频干扰更有可能发生，但仅限于轻微漂移（最近的观测也报告了这一点），这可能解释了准线性研究和数值模拟中已经显示的对其监管的适度影响。
2020-08-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
MHD stability of JT-60SA operation scenarios driven by passing energetic particles for a hot Maxwellian model
分析了高能粒子通过对JT-60 SA等离子体中的电阻气球模（RBM）和高能粒子驱动模的影响，从而预测了N-NBI加热等离子体的稳定性。分析是使用代码FAR 3d，解决了减少MHD方程描述的线性演化的极向通量和涡的环向分量在一个完整的3D系统，再加上方程的密度和平行速度矩的高能粒子（EP）的物种假设平均麦克斯韦EP分布拟合的减速分布，包括声学模式的影响。模拟结果表明，在类似ITER的感应情况下，频率（f）为115 kHz的3/2-4/2 TAE、f=98 kHz的6/4-7/4 TAE和f=57 kHz的6/4或7/4 BAE可能会不稳定。当高能粒子β增加时，β诱发的AE（BAE）、环形AE（TAE）和椭圆AE（EAE）在等离子体的中间-内部区域发生不稳定，导致不同环形族的AE发生重叠。如果这些不稳定性共存于非线性饱和相中，则EP输运可被增强，导致较低的加热效率。对于一个假设的配置的基础上的ITER类电感的情况下，但中心峰值EP配置文件，EP β阈值增加，几个BAE是不稳定的内部等离子体区域，表明改善AE稳定性相对于离轴峰值EP配置文件。此外，一个假设的JT-60 SA方案与共振q=1的内等离子体区域的分析表明，鱼骨状的不稳定性的离轴峰值EP配置文件的不稳定。此外，EP对RBM具有稳定作用，随着等离子体基座处具有低能量（低于250 keV）的EP的数量增加而增强。
2020-10-08 physics.plasm-ph
Coupling of neutrino beam-driven MHD waves and resonant instabilities in rotating magnetoplasmas with neutrino two-flavor oscillations
Visva-Bharati University（维斯瓦·巴拉蒂大学）
研究中微子驱动的磁流体动力学波与共振不稳定性在旋转磁等离子体中的耦合机制，揭示中微子效应及味振荡对剪切阿尔芬波和磁声波的影响，发现磁声波在能量提取中更具优势。
2026-07-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Wave instabilities of a collisionless plasma in fluid approximation
本文利用从Vlasov方程得到的16阶矩输运方程组，研究了流体近似下磁化、各向异性、无碰撞、稀薄热等离子体中的波动性质和不稳定性。这些方程不同于CGL-MHD流体模型（Chew，Goldberger和Low，1956年的单流体方程），因为包括两个各向异性热通量演化方程，其中通量使双重多方CGL定律无效。导出了线性可压缩波模的一般色散关系。除了经典的不可压缩消防水龙带模式，出现了四种类型的可压缩波模式：两个快速和慢速镜像模式-强烈修改相比，CGL模型-和两个热模式。在沿磁场存在初始热通量的情况下，对于相对于磁场向前和向后运行的波，波的性质变得不同。CGL-MHD流体模型的结果与动力学理论的结果之间的众所周知的差异现在被消除：i）镜像慢模不稳定性准则现在与动力学理论中的一致。ii）类似地，在动力学研究中，出现了两种类型的消防水带不稳定性-不可压缩的和可压缩的。这两种不稳定性可以出现相同的等离子体参数，和新的可压缩的倾斜消防水龙带模式的不稳定性可以成为主导。可压缩消防水龙带的不稳定性是三个逆行模式-两个热模式和一个快速镜像模式的共振耦合的结果。所得结果可应用于太阳和恒星的日冕和风模型理论。
2010-12-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Slowdown of interpenetration of two counterpropagating plasma slab due to collective effects
使用{ \it ab initio}动力学等离子体模拟探索了两个$e^-\,e^+$等离子体云相互渗透驱动的电磁不稳定性的非线性演化。我们发现，由于斜和韦伯产生的电磁场，使粒子轨迹偏转，将大体积向前动量转换为横向动量和热速度传播的等离子体云减慢。该过程导致流速$v_{inst}$在时间间隔$Δt_{αB} ω_p \sim c/(v_{fl}\sqrt{α_B})$中大约减小$\sqrt{1/3}$的因子，其中$α_B$是由不稳定性的非线性饱和确定的磁均分参数，$v_{fl}$是初始流速，并且$ω_p$是等离子体频率。对于在我们的模拟中测量的$α_B$，$Δt_{αB}$接近$10 \times$不稳定增长时间。我们表明，只要等离子体板长度$L > v_{fl} Δt_{αB}$，等离子体流预计将减慢接近$1/\sqrt{3}$的一个因素。
2021-08-31 physics.plasm-ph
Self-induced Scattering of Strahl Electrons in the Solar Wind
我们研究了微不稳定性对strahl电子的散射，作为太阳风中产生电子晕的一种机制。我们开发了一个数学框架的描述电子驱动的微观不稳定性，并讨论了相关的物理机制。我们发现，倾斜的快磁声/哨声（FM/W）模式的不稳定性是最好的候选人的微观不稳定性散射到晕的strahl电子。我们推导了两种不同$β_{\mathrm c}$区域中FM/W不稳定性阈值的近似解析表达式，其中$β_{\mathrm c}$是芯电子的热压力与磁压力的比值，并通过与热等离子体色散关系的数值解的比较，证实了这些阈值的准确性。我们发现，当$U_{0\mathrm s}\gtrsim 3w_{\mathrm c}$（其中$U_{0\mathrm s}$是strahl速度，$w_{\mathrm c}$是核心电子的热速度）为1时，strahl驱动的倾斜FM/W不稳定性在低$β_{\mathrm c}$条件下产生丰富的FM/W波.这些波的频率大约是本地电子回旋频率的一半。我们还推导了$β_{\mathrm c}\sim 1$斜FM/W不稳定性的解析表达式。我们的理论结果与\emph{Wind}航天器的数据的比较证实了斜FM/W不稳定性的太阳风的相关性。哨声热通量、离子声热通量、动力学阿尔芬波热通量和静电电子束不稳定性不能满足strahl电子自感散射到晕中的要求。我们对太阳附近的电子散射进行了预测，并将通过\emph{Parker…
2019-12-03 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
