麦克斯韦等离子体中大振幅电子等离子体波的波破
等离子体物理
2017-12-11 v2
摘要
确定相干纵向等离子体振荡/波的最大可能振幅是非线性等离子体物理中的一个基本重要课题。这些大振幅等离子体波的振幅受到一种称为波破（wave breaking）的现象的限制，该现象可能由若干非线性过程诱发。Coffey [T. P. Coffey, Phys. Fluids 14, 1402 (1971)] 使用电子的“water-bag”分布表明，在温热等离子体中，最大电场振幅和密度振幅隐式依赖于电子温度，即众所周知的 Coffey 极限。本文中，使用一维粒子在胞(PIC)模拟方法，数值研究了对电子速度分布为麦克斯韦分布的均匀温热等离子体中大振幅自由传播电子等离子体波的波破。发现 Coffey 的传播波解（其使用电子的“water-bag”分布导出）同样代表了麦克斯韦等离子体中的传播波。通过加载不同初始温度的麦克斯韦速度分布，也验证了 Coffey 的波破极限。给出了波破与粒子俘获之间的明确对应关系。我们的模拟结果还与 B. S. Bauer, A. Y. Wong, V. K. Decyk 和 G. Resenthal [Phys. Rev. Lett. 68, 3706 (1992)] 的实验结果进行了比较。
引用
@article{arxiv.1605.05518,
title = {Breaking of Large Amplitude Electron Plasma Wave in a Maxwellian Plasma},
author = {Arghya Mukherjee and Sudip Sengupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.05518},
year = {2017}
}
备注
There was an error in Fig-6 and in some portion of section 3.2 which led to inconclusive results. New version will be updated in due course