强磁化等离子体中 X 模电磁波的透明性
等离子体物理
2021-07-26 v1 高能天体物理现象
摘要
从真空入射到等离子体介质上的电磁(EM)脉冲,会根据等离子体是过密还是欠密而发生反射或在等离子体内传播。然而,在磁化等离子体中,根据磁场相对于传播方向的方向,EM 波通常存在若干个通带和阻带。EM 波在等离子体中传播时可激发等离子体中的静电扰动 [1, 2]。本工作通过粒子在网格(Particle-In-Cell)模拟,说明了强磁化等离子体内 EM 波传播的完全透明性。外磁场选取为同时垂直于波传播方向和 EM 波电场方向,即 X 模位形。尽管存在带电的电子和离子组分,等离子体介质表现得如同真空。该观测借助粒子漂移得以理解。研究表明,尽管两种粒子组分在 EM 场作用下运动,其运动并未导致任何电荷或电流源以改变在该介质中传播之 EM 波的色散关系。此外,还表明在此 regime 下 EM 波的阻带随着共振点与截止点相互靠近而收缩至零宽度。因此,在此强磁化情形中对 EM 辐射的透明性似乎成为一种常态。这可能在天体物理情景中具有重要意义。例如,脉冲星与磁星等天体周围的等离子体常贯穿以强磁场。
引用
@article{arxiv.2104.07417,
title = {Electromagnetic wave transparency of X mode in strongly magnetized plasma},
author = {Devshree Mandal and Ayushi Vashistha and Amita Das},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.07417},
year = {2021}
}