暖等离子体中大幅相对论性强电子等离子体波的破裂

本文利用一维相对论性粒子网格（PIC）代码，研究了有限电子温度对大幅相对论性强电子等离子体波的时空演化与破裂的影响。我们发现，对于满足 $\gamma _\phi \ll 1 + \frac{k_BT_e}{mc^2}$ 的相速度，波在几个等离子体周期内阻尼，并基本遵循 Buti 所预测的相对论性朗道阻尼率。在相反 regime（即对于 $\gamma _\phi \gg 1 + \frac{k_BT_e}{mc^2}$）中，我们观察到波在系统中传播很长时间，并在小振幅极限下遵循相对论性暖等离子体色散关系。进一步我们证明，在同一 regime（即对于 $\gamma _\phi \gg 1 + \frac{k_BT_e}{mc^2}$）中，对于小于光速 $c$ 的相速度，如同冷等离子体 Akhiezer-Polovin 波，在暖等离子体中，相对论性强波在受到任意小振幅纵向扰动时也会通过相位混合而破裂。利用模拟结果，我们还表明暖等离子体中的相位混合时间尺度可用 Dawson 针对非相对论性冷非均匀等离子体的相位混合时间公式来解释，该公式基于构成波的相邻振子的失相运动。