Nonlinear wave propagation through cold plasma
S. G. Bindu, V. C. Kuriakose
用非线性微扰法研究了电磁波在冷碰撞自由等离子体中的传播。结果表明，该方程可以简化为修正的Kortweg-de Vries方程。
Electromagnetic wave propagation through cold collision free plasma is studied using the nonlinear perturbation method. It is found that the equations can be reduced to the modified Kortweg-de Vries equation.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Probing Properties of Cold Radiofrequency Plasma with Polymer Probe
介绍了一种用于冷等离子体表征的探针。该探针可以估计冷等离子体的德拜长度。该探头是基于显着的改性的表面性质（润湿性）的聚合物薄膜的冷等离子体。用冷射频感应空气等离子体放电对探针进行了测试。对不同气压下的德拜长度和载流子浓度进行了估算。报道的结果与其他方法建立的相应值相当吻合。该探头使得在封闭腔室中测量冷等离子体的特性成为可能。
The three-wave coupling coefficients for a cold magnetized plasma
研究了均匀磁化等离子体中三波间的共振相互作用。本文利用一般理论的某些结果导出了冷磁化双组分等离子体耦合系数的显式表达式。
Dispersion relation of an electromagnetic wave in unmagnetized cold plasma
电磁波在未磁化的中性等离子体中的色散关系为w^2=wp^2+（ck）^2。考虑到横向离子回复力的影响，提出了修正的色散关系。
Lower-hybrid oscillations in a cold magnetized electron-positron-ion plasma
本文得到了冷磁化电子-正电子-离子（e-p-i）等离子体中低混杂振荡/波的色散关系。结果表明，在等离子体密度较高且正电子和离子的平衡密度平衡的条件下，e-p-i等离子体中低混杂振荡的频率约为电子-离子（e-i）等离子体中低混杂振荡频率的$1/\sqrt{3}$倍。目前的工作可能有一些相关的实验室/天体物理e-p-i等离子体。
Discharge structure hierarchy of highly electronegative plasma at low pressure and quasi-cold ion approximation
该研究通过准冷离子近似下的流体模拟，探究低压环境中Ar与SF电感耦合等离子体的放电结构，为高电负性等离子体相关研究提供参考。
Electromagnetic modes in cold magnetized strongly coupled plasmas
给出了强耦合磁化全电离氢等离子体中电磁波传播的频谱，在忽略离子运动和阻尼的情况下，分析了库仑耦合对电磁波谱的影响。
Singularities of the cold plasma theory: Modeling challenges for ICRF operation in low-density edge plasma
本研究针对低密度边缘等离子体中ICRF运行面临的冷等离子体理论奇异性问题，解析推导了碰撞消除奇异后的峰值长度尺度，并通过二维有限元模拟验证，指出仍需分辨热等离子体尺度的物理。
Viscoelastic modes in a strongly coupled cold magnetized dusty plasma
本文用广义流体动力学模型研究了强耦合、冷、磁化尘埃等离子体中的低频模。由于尘埃粒子之间的强相关性和由磁场赋予的张应力，这种等离子体表现出弹性特性。结果表明，在这种介质中存在纵向压缩阿尔芬模和弹性修正的横向剪切模。这些集体模式的特点建立和讨论。
Phase Mixing of Nonlinear Plasma Oscillations in an Arbitrary Mass Ratio Cold Plasma
利用一维粒子模拟方法研究了任意质量比冷等离子体中的非线性等离子体振荡。与以前对无限质量离子等离子体的研究相比，已经发现振荡相位混合在任何振幅下发生，并且相位混合发生的速率取决于质量比（$Δ= m_{-}/m_{+}$）和振幅。微扰理论计算进行了三阶预测的归一化相位混合时间$ω_{p-} t_{mix}$依赖于振幅$A$和质量比$Δ$作为$\sim [(A^{2}/24)(Δ/\sqrt{1 + Δ})]^{-1/3}$。我们已经证实了这种缩放在我们的模拟，并得出结论，稳定的非线性振荡，从来没有相位混合，只存在于理想的情况下与$Δ= 0.0$和$A < 0.5$。这些冷等离子体的结果可能有直接的关系，最近的实验超强激光束等离子体相互作用的应用粒子加速，快速点火器的概念等。
Topological phases and bulk-edge correspondence of magnetized cold plasmas
等离子体最近已被研究作为拓扑材料。然而，在冷磁化等离子体中的拓扑相位和拓扑相变的全面图片仍然缺失。在这里，我们系统地映射出所有的拓扑相，并建立在冷磁化等离子体的体边缘对应。我们发现，对于线性本征模，在密度$n$、磁场$B$和平行波数$k_{z}$的参数空间中存在10个拓扑相，它们被朗缪尔波-L波共振、朗缪尔波-回旋波共振和零磁场的表面所分隔.对于固定的$B$和$k_{z}$，只有朗缪尔波-回旋波共振处的相变对应于边缘模式。给出了这类边缘模态存在的充分必要条件，并通过数值解进行了验证。我们证明了边缘模不仅存在于等离子体-真空界面上，而且存在于更一般的等离子体-等离子体界面上。这一发现拓宽了这些外来激发在空间和实验室等离子体中的可能应用。
Distinct parallel electrostatic collisionless shocks in hot-cold ablative mixing plasmas
本研究通过一维VPIC模拟和理论分析，揭示了热冷烧蚀混合等离子体中平行静电无碰撞激波的形成机制，发现其主要受温度而非压力控制，并阐明了电子热通量的自由流极限与对流标度特性。
Amplification of External EM-wave by Nonlinear Wake Waves in Cold Plasma
研究了在冷等离子体中运动的相对论电子束团产生的非线性一维尾波与外部单色线性极化平面电磁波的相互作用。在等离子体参数和束团参数一定的条件下，非线性尾波会出现明显的尖峰，在此等离子体电子密度达到最大值，等离子体电子速度接近破波极限，即刚性驱动束团的速度。提出的计算表明，外部EM波，通过等离子体传播，正常的聚束速度，在这样的条件下，可以放大内的尖峰，由于与等离子体电子的相互作用。汤姆逊散射在尖峰上的电磁波也被放大。在不同的电磁波-等离子体-电子束团系统参数条件下，得到了这两种情况下的放大因子。当电磁波的频率接近尖峰等离子体频率时，会发生附加放大。
Stopping of Gyratory Fast Particle in Magnetized Cold Plasma
考虑了在均匀磁场存在下，旋转粒子在冷等离子体中的能量损失。能量损失率的分析和数值结果。这对于强场和弱场都是如此（即，例如，当电子回旋频率高于或小于等离子体频率时），以及当测试粒子速度大于电子热速度时。结果表明，能量损失率可能比在没有磁场的情况下通过等离子体的运动的情况下高得多。
Power coupled to the slow wave resonance cone in cold plasma
本文首次计算了圆柱形源在任意碰撞率下耦合到低密度磁化等离子体慢波共振锥的功率，发现在冷无碰撞极限下该功率保持有限，并给出了其主要参数依赖关系。
Nonlinear evolution of a cold non-relativistic electron-ion plasma with an arbitrary initial density profile: A phase mixing perspective
该研究采用微扰法推导冷非相对论等离子体中精确到三阶的空间电荷密度演化方程，求解后重现多种情形下的相位混合时间已知结果，还讨论非周期性非均匀等离子体情形并给出获模拟支持的见解。
Analytically Solvable Model of Nonlinear Oscillations in a Cold but Viscous and Resistive Plasma
本文给出了一种求解含粘性和电阻率的等离子体振荡模型非线性方程组的方法。通过对拉格朗日变量进行适当的空间变换，得到了参数形式的解。它包含简单的基本功能。我们的解决方案包括所有已知的精确解的理想冷等离子体和一大类新的更现实的等离子体。一个新的非线性效应被发现分裂的最大密度的最大值，与鞍点之间的峰，因此获得。该方法有时在逆散射失败的情况下可能有用。
Surface Modifications Caused by Cold Atmospheric Plasma Sterilization Treatment
通过冷大气等离子体（CAP）灭活敏感表面上的微生物是等离子体医学领域中的一个主要应用，因为它提供了一种简单有效的方法来对热敏材料进行灭菌。因此，人们必须知道等离子体处理是否会影响处理过的表面，从而导致长期的表面改性。本文研究了大气压表面微放电等离子体对不同材料的作用及其杀灭芽孢的行为。因此，不同的材料样品（不锈钢，不同的聚合物和玻璃）进行等离子体处理16小时，模拟使用SMD等离子体装置的多个等离子体处理。然后，使用表面分析方法如激光显微镜、接触角测量和X射线光电子能谱学（XPS）对材料样品进行分析。此外，该装置用于研究在不同处理时间接种在材料样品上的萎缩芽孢杆菌内生孢子的行为。等离子体处理的内生孢子的相互作用结果表明，在等离子体处理的15分钟内，孢子计数的对数减少可以达到4.3和6.2之间。此外，表面分析表明，等离子体处理后，探针材料表现出三种不同类型的反应，从无变化到材料自由表面能发生变化和氧化。因此，应该考虑到，即使冷大气等离子体处理是一种非热方法，以消除热敏材料上的微生物，它仍然会影响被处理材料的表面性能。因此，未来工作的重点必须是对等离子体引起的材料改性进行进一步分类。
Nonlinear dynamics of electromagnetic pulses in cold relativistic plasmas
本文从非线性动力学的角度研究了非线性电磁脉冲在一维相对论电子-离子等离子体中的自洽传播。我们展示了如何一系列的哈密顿分岔产生的电场是相关的粒子加速的问题。这些分叉的解决方案和早期的分析结果之间的连接。
The dispersion and propagation of topological Langmuir-cyclotron waves in cold magnetized plasmas
拓扑朗缪尔-回旋波（TLCW）是最近发现的磁化等离子体中的一种拓扑表面激发。我们表明，TLCW起源于拓扑相变在朗缪尔波回旋波共振。通过等势面分析和二维及三维含时模拟，我们证明了TLCW可以沿着复杂的相变界面以单向的方式稳健地传播，并且没有散射。由于这些理想的功能，TLCW可以探索作为一种有效的机制来驱动磁化等离子体中的电流和流动。分析还建立了一个密切的联系之间的新制定的拓扑相分类等离子体和经典的CMA图等离子体波。
Mode conversion in cold low-density plasma with a sheared magnetic field
提出了一种理论，描述了两个电磁模式在冷低密度等离子体中的相互转换，特别是在离子响应可以忽略不计的高频极限。与经典的（Landau-Zener型）模式转换理论不同，低密度等离子体中的共振耦合区域并不一定很窄，因此耦合矩阵不能用一阶泰勒展开式近似，初始条件的设置也不同。对于强磁剪切的情况下，一个简单的方法被确定为准备一个双模波，使其转化为一个单模波进入高密度等离子体。该理论可用于聚变等离子体波功率输入的简化模型。特别是，应用设想仿星器的研究，其中两个电磁模式附近的等离子体边缘的相互转换是一个已知的问题。
Berry Effect in Unmagnetized Inhomogeneous Cold Plasmas
研究了电磁波在非磁化弱非均匀冷等离子体中的传播。结果表明，在后几何光学近似下，非均匀性在波动方程中引入了规范连接项，从而导致了偏振光动力学中的Berry效应。平面偏振光线的偏振面由于几何Berry相位而旋转，这是Rytov旋转。此外，Berry曲率导致光学霍尔效应，根据该效应，左/右圆偏振的射线相反地偏转以产生与传播方向交叉的自旋电流。
Mirror instability in a plasma with cold gyrating dust particles
在这项工作中，线性稳定性分析的磁化尘埃等离子体与各向异性的灰尘组件具有横向运动比平行于外部磁场的运动强得多，和各向同性轻等离子体组件。这样的情况大概建立在激波压缩空间中激波前缘下游的尘埃等离子体中。倾斜的低频磁流体动力学波（$ω\ll ω_{cd}$，$ω_{cd}$是尘埃回旋频率）被证明是经历镜不稳定性。本文讨论了星际介质中激波阵面后面的非热尘埃破坏的后果。
Cold Gas Plasma Sources and the Science behind their Applications in Biology and Medicine
对在大气压和室温下产生的等离子体（低温等离子体或仅仅是冷等离子体）与生物细胞和组织的相互作用的研究表明，冷等离子体具有形成新医学疗法的基础的治疗效果。冷等离子体具有杀菌特性，并且在低剂量下可以调节细胞功能，包括增殖、附着和迁移。过去二十年的研究表明，冷等离子体可用于伤口愈合，并可以选择性地杀死癌细胞。本文介绍了冷等离子体的生物医学应用背后的基础科学。
Collision operator for electron runaway in cold weakly-ionized plasmas
本研究针对冷弱电离等离子体中Dreicer机制的非扩散特性，提出结合Fokker-Planck算符与Boltzmann算符的碰撞算符，可精确描述非扩散电子动力学，助力无逃逸托卡马克启动设计。
Phase Mixing of Relativistically Intense Longitudinal Wave Packets in a Cold Plasma
本文用解析和数值方法研究了均匀非磁化冷等离子体中相对论强波包的时空演化和破缺。导出了相位混合时间尺度与波包振幅和谱宽的一般关系式。结果与文献中已有的公式进行了比较。结果表明，相位混合时间尺度主要取决于波包的振幅和无量纲谱宽的相对大小。最后，我们利用基于Dawson片模型的数值模拟，从波包的振幅和谱宽两个方面验证了我们的结果。
Propagation of slow electromagnetic disturbances in plasma
电磁（EM）波/扰动通常是理解和分析电离介质（如等离子体）的最佳手段。然而，具有低于等离子体频率的频率的电磁波的传播被等离子体的自由移动的电荷所禁止。在密集等离子体中，虽然等离子体频率通常可以相当高，但是在这样的较高频率下的EM源不容易获得。因此，感兴趣的是寻求其中低频（低于等离子体频率）EM扰动在等离子体内部传播的可能性。这在磁化等离子体中是可能的。然而，为了具有磁化等离子体响应，需要强的外部磁场。在这份手稿中，我们证明了等离子体介质的非线性也可以帮助等离子体内的慢电磁波的传播。文中还讨论了这种慢电磁脉冲在等离子体中传播的一些有趣的应用。
Wave-Energy Partition Governs Weak Collisional Damping in Cold Plasmas
本文发现冷等离子体中弱碰撞阻尼由波能分配决定，阻尼率等于碰撞频率乘以等离子体运动储存的波能比例，解释了不同分支阻尼差异的物理起源。
Electrothermal Dynamics of Cold Front in Impure Tokamak Plasmas
研究冷锋区域电流密度扰动的电热动力学，揭示电流密度分布变化与等离子体输运机制的关系。
Classification of head-on collisions of ion-acoustic solitary waves in a plasma with cold ions and Boltzmann elecrons
用粒子模拟方法研究了由冷离子和玻尔兹曼电子组成的无碰撞等离子体中离子-声孤立波的迎头碰撞。结果表明，孤立波碰撞可以发生在不同的情况下。孤立波在碰撞后保持或不保持其振幅和形状，取决于其初始振幅。初始振幅的范围内，孤立波保持其身份碰撞后，建立。使用的碰撞孤立波的初始振幅图考虑可能的碰撞情况进行了讨论。确定了对应于不同碰撞情形的初始振幅图中的特征区域，并提出了等离子体中离子-声孤立波迎头碰撞的分类。
Propagation of finite amplitude electrostatic disturbances in an inhomogeneous magnetized plasma
本文用1D 2 V开边界Vlasov-Ampere程序详细研究了有限振幅电磁扰动在非均匀磁化等离子体中的传播。该代码被应用于研究传播的外部驱动的电磁信号，本地化在一个边界的集成间隔，通过一个给定的平衡等离子体配置与不均匀的等离子体密度和磁场。
Relativistic electron beam driven longitudinal wake-wave breaking in a cold plasma
利用一维流体模拟技术研究了均匀冷等离子体中相对论电子束驱动尾流场的时空演化。观察到尾波逐渐发展并最终破裂，在密度分布中表现出尖锐的尖峰，在电场分布中表现出类似锯齿的特征[1]。本文表明，激发尾场是一种双曲Akhiezer-Polovin模[2]，它的陡化（破缺）可以用相对论质量变化效应引起的该模的相位混合来理解。进一步研究了相混合时间（破碎时间）作为束流密度和束流速度的函数，发现它遵循文献[1]中提出的公知的标度。[3]。
Generation of cold magnetized relativistic plasmas at the rear of thin foils irradiated by ultra-high-intensity laser pulses
提出了一种在实验室中产生磁化相对论等离子体的方案。它是基于超高强度亚皮秒激光脉冲与几微米厚的箔或膜的相互作用。通过Particle-In-Cell模拟表明，高能电子由激光产生，并在靶的后部疏散触发的目标的膨胀，并建立了一个强大的方位磁场。结果表明，在膨胀的等离子体鞘层中，磁压力与电子静质量能量密度之比大于1，而等离子体压力小于磁压力，电子回旋半径小于等离子体尺寸。该方案可用于相对论性磁重联等极端天体物理现象的实验室研究。
Model expressions for refractive indices of electron waves in cold magnetoactive plasma
本文为冷磁化等离子体中全部四种电子波模提出了形式不依赖等离子体频率与回旋频率之比的简单折射率表达式，弥补了此前仅哨声波等特例有解析表达式的不足。
Excitation and breaking of relativistic electron beam driven longitudinal electron-ion modes in a cold plasma
利用一维流体模拟技术研究了冷等离子体中相对论强电子-离子模的激发和破缺。为了激发该模式，我们使用了相对论刚性均匀电子束，该电子束以接近光速的速度在等离子体中传播。据观察，由电子束激发的尾波是相同的相应Khachatryan模式，在冷等离子体中的相对论电子-离子模式。在模拟中还可以看到，激发的电子-离子模式的数值分布随着时间的推移逐渐修改，并最终在几个等离子体周期后中断，在密度分布中表现出爆炸行为。这是一个众所周知的现象，称为波浪破碎。结果表明，这些模式的数值破波极限远低于其解析破波极限。数值和解析的波浪破碎极限之间的差异已被理解的相位混合过程的模式。从模拟中获得的相位混合时间（或波破碎时间）也被缩放为光束参数的函数，并发现遵循分析缩放。
Laser propagation in a highly magnetized over-dense plasma
从基本方程出发，研究了右旋圆偏振激光在高磁化过密碰撞等离子体中的传输。密度为10^23 cm^-3的高度磁化等离子体在一纳秒内被中等辐照度约为10^14 Wcm^-2的Nd：YAG激光从100 eV有效地加热到1 keV，加热深度约为20 μ m。
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。
Physical Mechanisms of Interaction of Cold Plasma with Polymer Surfaces
讨论了冷等离子体与有机表面相互作用的物理机制。捕获的等离子体离子的CH2基团的聚合物表面导致其充电的处理。聚乙烯表面暴露于冷射频空气等离子体不同的时间间隔。记录这些表面的润湿性的变化。冷等离子体与聚合物表面相互作用的实验建立的特征时间尺度与离子浓度成反比。介绍和分析了等离子体作用下聚合物表面带电的唯象动力学模型。
Relativistic breather-like solitary waves with linear polarization in cold plasmas
研究了强激光脉冲与等离子体相互作用中产生的线偏振孤波。本文给出了一维Maxwell流体模型中含有固定离子的冷等离子体的新的定域结构，其形式为精确的\Changes{numerical}非线性解。与静止的圆极化孤波不同，线极化引起类似呼吸器的行为和电磁能和电子动能以两倍于波的频率的周期性交换。基于有限差分方案的数值方法允许计算频率范围$Ω_{min}<Ω<ω_{pe}$内的解的分支，其中$ω_{pe}$和$Ω_{min}$分别是电子等离子体频率和等离子体密度局部消失的频率值。详细描述了波的时空结构及其作为$Ω$的函数的主要性质。麦克斯韦流体模型的直接数值模拟表明，这些孤立波传播的很长一段时间没有变化。
Extended First-Principles Molecular Dynamics Method From Cold Materials to Hot Dense Plasmas
为了提高第一性原理分子动力学（FPMD）方法在稠密等离子体计算中的温度极限，提出了一种基于Kohn-Sham格式的扩展FPMD方法。该扩展方法将高能电子的波函数解析地视为平面波，从而将FPMD方法的应用扩展到热密等离子体区域，而不会遭受巨大的计算成本。此外，该方法继承了Kohn-Sham格式的高精度，并保留了电子结构的信息。这使得扩展方法在计算电离势、X射线吸收/发射光谱、不透明度和高Z密度等离子体的降低方面具有优势，这些都是天体物理学、惯性约束聚变工程和实验室天体物理学特别感兴趣的。
Broadband wide-angle absorption enhancement due to mode conversion in cold unmagnetized plasmas with periodic density variations
本文从理论上研究了在具有周期性空间密度变化的冷、非磁化和分层等离子体中，p偏振电磁波到纵向等离子体振荡的模式转换和相应的共振吸收。我们考虑正弦密度配置，其中模式转换发生的频带很好地包括在一维等离子体光子晶体的传输带内。我们计算模式转换系数，它衡量的电磁波能量吸收到等离子体的分数，和磁场强度的空间分布的波的频率和入射角的不同值，使用模式转换的不变嵌入理论。我们发现，由于模式转换和光子能带结构之间的相互作用，吸收在很宽的频率和入射角范围内大大增强。增强的发生是因为对于传输频带内的频率，波反射被强烈抑制，并且波更深地穿透到非均匀区域中，从而增加了它们到达介电常数消失的许多谐振点的可能性。
Exchange effects in a cold plasma
本文用量子动力学方法研究了等离子体中线性静电波传播的交换修正。我们特别考虑了零温度极限。为了简化计算，我们集中在长波长极限上，即波长比德布罗意波长长得多。对于离子声波的情况，我们计算了对阻尼率和频率实部的交换修正。对于朗缪尔波，我们发现了由于交换效应引起的频移，并将我们的结果与由密度泛函理论计算的常用交换势导出的频移进行了比较。
Nonlinear oscillations and waves in multi-species cold plasmas
通过构造两组二阶非线性解，重新审视了多组分等离子体中非线性振荡的时空演化，为相位混合物理学提供了更多的见解。第一个解决方案表现出完美的振荡的线性政权和相位混合出现只有非线性的二阶作为有质动力的响应。这种反应可以是直接的，也可以是间接的。有质动力的间接贡献出现通过自洽产生的低频场。此外，有质动力的相混合过程中的直接和间接的贡献进行了探讨，它被发现，间接的贡献是可以忽略不计的电子-离子等离子体的情况下，它消失的电子-正电子等离子体，但代表一个相等的贡献在电子-正电子-离子等离子体。然而，第二个解决方案并没有表现出任何相位混合，由于没有有质动力，但在一个未失真的非线性行波的结果。这些研究与实验室/天体物理多物种等离子体有关。
A novel numerical scheme for nonlinear electron-plasma oscillations
在这项工作中，我们提出了一个易于编码的高阶有限体积半离散格式，通过数值求解电子流体方程来分析电子-等离子体振荡的非线性行为。本方法采用四阶精度的中心加权基本无振荡重建（CWENO 4）多项式估计在网格单元界面的数值通量，和一个四阶龙格-库塔法的时间积分。数值实现的验证通过再现早期的结果为非耗散和耗散冷等离子体。本方案的稳定性示出了在一个冷的非耗散等离子体中的非线性电子等离子体振荡的数百个等离子体周期，这也显示了一个可以忽略不计的数值耗散。四阶精度的现有方法也证实了通过评估的非线性电子等离子体振荡在一个冷的非耗散等离子体的误差收敛。
Effective action approach to wave propagation in scalar QED plasmas
发展了一种具有非平凡背景场的相对论性量子场论，并将其应用于等离子体中的波的研究。从标量QED的标准作用量出发，利用路径积分从头计算了电磁4-势的有效作用量。由此产生的有效作用量是规范不变的，并包含非定域相互作用，由此规范玻色子获得质量而不破坏局域规范对称性。为了证明一般理论是如何应用的，我们研究了一个冷的非磁化等离子体和一个冷的均匀磁化等离子体。利用这两个例子，我们证明了经典等离子体物理中所有已知的线性波都可以从取经典极限时的相对论量子结果中恢复。在相反的限制，经典的波色散关系进行了实质性修改。在非磁化等离子体中，即使等离子体是冷的，纵波也以非零群速度传播。在磁化等离子体中，即使等离子体很冷，非谐间隔的伯恩斯坦波也会持续存在。这些波解释了在X射线谱中观察到的回旋吸收特征。此外，两个非简并电磁波的截止频率被红移了不同的量。为了正确解释激光等离子体实验中的诊断结果，需要考虑这些修正。
Stationary Bernstein-Greene-Kruskal structures in a current carrying relativistic cold plasma
在无碰撞极限下，研究了相对论电子束作用下冷等离子体中离子不动时形成的非线性稳态结构。这些是相对论性Berstein-Greene-Kruskal（BGK）波的冷等离子体版本。结构轮廓由最大静电场能量密度与电子束的相对论动能密度之比{ \it，即}决定，$κ_{R} = E_{m}/ (8 πn_{0} (γ_{0}-1)m_{0} c^{2})^{1/2}$，其中$E_{m}$是与非线性结构相关联的最大电场，而$γ_{0}$是与射束速度相关联的洛伦兹因子。发现，在线性极限中，{ \it即}，$κ_{R} \ll 1/\sqrt{γ_{0}}$，流体变量，{ \it即}，密度，电场和速度在空间中谐波变化。在$0 < κ_{R} \leq 1/\sqrt{γ_{0}}$范围内，流体变量表现出非谐行为。对于$κ_{R} > 1/\sqrt{γ_{0}}$的值，电场在特定的空间位置显示有限的不连续性，表明在这些位置形成带负电荷的平面。
Linear and nonlinear wave propagation in weakly relativistic quantum plasmas
我们考虑最近导出的弱相对论量子等离子体动力学模型。我们发现，在高密度和强磁场的情况下，自旋轨道相互作用和托马斯旋进的影响会改变磁化等离子体的线性色散关系.此外，研究了非磁化等离子体中电磁脉冲产生的有质动力。结果表明，在这种情况下，自旋-轨道相互作用总是对有质动力的量子部分做出重要贡献。
Air plasma key parameters for electromagnetic wave propagation at and out of thermal equilibrium: applications to electromagnetic compatibility
本文论述了等离子体参数的准确表征对电磁兼容性（EMC）的重要性。涉及等离子体材料的电磁兼容问题大多是具有深层相互作用的多物理问题（将化学、机械、热和电磁场联系起来）。本文的主要目的之一是建立热非平衡对电磁波传播的理论影响。这将通过等离子体关键参数（包括复介电常数）来表征。基于有限积分技术（FIT）的数值模拟将证明这种方法用于屏蔽目的和一般空气等离子体的EMC利益。
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。
Hot-cold plasma transition region: collisionless case
我们研究在热（罕见）和冷（密集）等离子体之间的过渡区在无碰撞制度的过程。我们使用一个三维电磁粒子在细胞（3-D PIC）相对论代码。受太阳大气中的过渡区的启发，等离子体的温度和密度比分别被选择为100和0.01。为了更好地理解所研究的过程，我们进行了两种类型的计算：a）没有任何等离子体粒子之间的相互作用（自由膨胀）和b）与充分的电磁相互作用。在这两种情况下，我们发现冷等离子体电子和质子的流量从冷等离子体到热等离子体占主导地位的热等离子体电子和质子的流量在相反的方向。因此，在系统的较热部分中的等离子体在时间演化期间变得更冷且更密集。在粒子之间没有任何相互作用的情况下，冷等离子体电子和质子自由地穿透到热等离子体中。但是，冷等离子体电子比冷等离子体质子更快，因此它们比质子更深入系统的热部分。因此，在系统的较热部分中等离子体的电子和质子成分的冷却是不同的。另一方面，在电磁相互作用的情况下，由于等离子体的性质，它试图保持总电流恒定（在我们的情况下接近零），冷等离子体电子与冷等离子体质子一起穿透到系统的较热部分。在这些过程中，在过渡区产生的等离子体波减少了从热等离子体逃逸到较冷等离子体中的电子数量。因此，这些波支持热等离子体和冷等离子体之间的温度跳跃。
Propagation of an ultrashort electromagnetic pulse in solid-state plasma
在线性近似下，计算了超短电磁脉冲在固体等离子体中传播时脉冲形状的变化。固态银等离子体和“墨西哥帽”小波脉冲的情况下被认为是。介质的介电常数在Drude模型中计算。结果表明，在几微米量级的距离上，脉冲的色散扩展很强，并对不同中心频率下脉冲形状的演化进行了比较。
Nonlinear electrostatic oscillations in a cold magnetized electron-positron plasma
本文用解析法和模拟方法研究了冷磁化电子-正电子等离子体中非线性静电振荡的时空演化。使用微扰的方法，我们证明了非线性的解决方案显着改变时，纯静电模式被激发在线性水平，而不是一个混合的上混合和零频率模式，被认为是在最近的研究。纯静电振荡经历非线性相位混合。然而，磁场的存在下显着延迟相混合相比，在相应的未磁化等离子体中观察到的。使用1D PIC模拟，然后我们详细分析了纯振荡的主模式的阻尼，并推断相位混合时间对磁场和振荡幅度的依赖性。这一结果与上述混合上混合模的结果有很大的不同。利用电子-p等离子体的对称性，我们然后解释了我们的非线性解决方案的广义对称性。对称性使我们能够构建一个独特的非线性解决方案，不显示任何签名的相位混合，但结果在一个非线性波在上混合频率。我们的研究与实验室/天体物理e-p等离子体有关。
Mixed diffusive-convective relaxation of a broad beam of energetic particles in cold plasma
我们回顾了准线性理论作为弱等离子体湍流和相关的尾部碰撞问题的范例模型的应用。工作，在这里介绍，是建立在大振幅或强烈的形状的光束不通过扩散只放松，并存在一个中间的时间尺度的松弛对流（弹道状）的想法。我们投这个新的想法在严格的形式的自洽的非线性动力学模型，它概括了经典方程的准线性理论的“宽”梁的内部结构。我们还提出了一个宽束的高能粒子在冷等离子体中的弛豫的数值模拟结果。这些一般表现出混合的超热粒子输运的扩散-对流特征，并基本上取决于非线性波-粒子相互作用和相空间结构。考虑稳定线性谱的模式对于分布函数和涨落强度谱的自洽演化是至关重要的。
Strongly Coupled Plasmas via Rydberg-Blockade of Cold Atoms
我们提出并分析了一个新的方案，以产生超冷中性等离子体在强耦合制度深。该方法利用激发到高位里德堡态的冷原子之间的相互作用阻断，因此不需要对当前超冷等离子体实验进行实质性扩展。大量的模拟揭示了库仑耦合参数的普遍行为，提供了强关联的里德伯气体和超冷等离子体物理之间的直接联系。该方法被证明可以降低目前可访问的温度超过一个数量级，这开辟了一个新的制度，超冷等离子体研究和冷离子束应用与现成的实验技术。
Nonlinear propagation of broadband intense electromagnetic waves in an electron-positron plasma
提出了描述强电磁脉冲在正负电子等离子体中非线性演化的动力学方程。分析了相对论强部分相干脉冲的调制不稳定性，发现调制不稳定性受到脉冲谱宽的抑制。对一维动力学光子方程进行了数值研究。计算机模拟揭示了局域宽带脉冲的Fermi-Pasta-Ulam类复现现象。这一结果对于理解宽带强电磁脉冲在激光等离子体系统中e-p等离子体中的非线性传播以及天体物理等离子体环境中的作用具有重要意义。
Physical understanding of the static magnetic field's synergistic enhancement of cold atmospheric pressure plasma treatment
本文通过光学发射光谱和Saha-Boltzmann方程等方法，研究了420 mT静态磁场对冷大气压等离子体电子温度和密度的影响，揭示了磁场协同增强等离子体反应活性的物理机制及其在医学应用中的潜在价值。
Release of Arabidopsis seed dormancy by cold atmospheric plasma relies on cytoplasmic glass transition
研究发现环境空气冷等离子体可解除拟南芥种子休眠，且该效应依赖细胞质由玻璃态向橡胶态的转变，并受种子含水量与加热调控。
Breaking symmetry in propagation of radially and azimuthally polarized high power laser pulses in underdense plasma
通过三维粒子模拟和忽略Kerr非线性效应，证明了相对论强度的方位或径向偏振激光脉冲（RPP）在欠密等离子体中的传播是不稳定的。在横向均匀等离子体中，RPP发生强脉冲调制，其增量为$Γ$，接近于众所周知的依赖于加速度$α$和调制密度梯度长度$L$的增量为$Γ\approx (α/L)^{1/2}$。在深等离子体通道中，不稳定性消失了。研究了激光尾流对电子自注入和加速的影响。
Different kinds of accelerated propagation of relativistic electromagnetic plasma wavepackets
本研究针对相对论电磁等离子体波的动力学方程，探究了除平面波外的多种加速波包解，发现其形式随等离子体频率的时空特性变化，还验证了含光速等离子体平板系统中任意加速波包解的存在性。
Coulomb Expansion of Cold Non-Neutral Rubidium Plasma
我们研究了冷的非中性离子等离子体向真空中的膨胀。等离子体由磁光阱（MOT）中的冷铷原子制成，并通过紫外光电离形成。我们采用时间延迟等离子体提取和成像到位置和时间敏感的微通道板检测器来分析等离子体。我们报告的形成和持久性的等离子体冲击壳，对相关的等离子体，和外场诱导的等离子体聚焦效应。我们还开发了轨迹和流体描述来模拟数据并获得进一步的洞察力。模拟验证了激波壳层的形成和相关性，并允许我们对时间和位置相关的密度、温度和库仑耦合参数$Γ({\bf{r}},t)$进行建模。这一分析既重申了激波壳的存在，也验证了实验等离子体是强耦合的。
Propagation of Electromagnetic Waves in Resistive Pair Plasma and Causal Relativistic Magnetohydrodynamics
本文从相对论性双流体方程出发，采用单流体理论研究了电磁波在电阻对等离子体中的传播。当用电子/正电子惯性变量归一化的电阻率超过一个临界值时，电磁波的色散关系表明真空中的群速度大于光速。然而，在这种情况下，也发现等离子体参数小于1：即，电子-正电子对介质不再可以被视为等离子体。因此，简单的双流体近似是无效的。这证实了电磁波在等离子体中的超光速传播是被禁止的--这一结论与相对论因果律是一致的。作为替代方案，我们提出了一套新的方程的“因果相对论磁流体力学”，这两个非零电阻率，但符合因果关系的原则。
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