激光驱动等离子体中由 Weibel 不稳定性产生的电磁丝状结构观测

我们展示了在膨胀的高能量密度 (HED) 等离子体中电子尺度结构的实验观测，该等离子体由中等强度 $\sim 2 \times 10^{14}$ W/cm$^2$、$\sim1$ ns 激光产生。观测到的结构具有波长 ($\sim 150-220 \mu m$) 和增长率 ($\sim 0.4-1.0$ ns$^{-1}$)，与电子驱动的 Weibel 不稳定性一致，其中电子分布各向异性很小，$A\sim 0.002$。发现该不稳定性比 HED 等离子体中其他典型场生成机制（包括反向流动离子 Weibel 和磁热不稳定性）更能匹配观测现象。这些观测首次实验证明，在膨胀烧蚀等离子体中，电子 Weibel 不稳定性必须与其它磁场生成与放大机制一并考虑，而后者在 HED 研究中无处不在。它们也为大尺度天体物理等离子体中的磁场生成提供了物理见解。此外，对磁功率谱的检查显示，在小于电子 Larmor 半径的尺度上，可能与解析回旋动力学预测 $|B_k|^2\propto k^{-16/3}$ 存在标度匹配。