大幅弱碰撞电子等离子体波的演化

在 Vlasov-Poisson-Fokker-Planck (VPFP) 模拟中，对大幅弱碰撞电子等离子体波进行研究，其中弹跳频率远大于碰撞频率，$\omega_B \gg \nu_\text{ee}$。这些波的演化显示为三个阶段：I. 短暂的捕获阶段，此时碰撞效应最小。II. 长期的脱捕获阶段，此时碰撞效应最为显著。III. 短暂的 Landau 阻尼阶段，此时碰撞效应再次最小。虽然捕获阶段和 Landau 阻尼阶段的色散关系为人所熟知，但脱捕获阶段的波动行为尚不为人所熟知。模拟结果表明，在脱捕获阶段，弱电子-电子碰撞与强波-电子相互作用之间的相互作用导致频率偏移进一步偏离线性根 $\omega_\text{EPW}$。在脱捕获阶段结束时，分布函数趋于 Maxwellian 分布，频率偏移迅速减小，波以高于 Landau 阻尼率的速率进行阻尼。本文提供了关于碰撞频率、波数和波幅的函数形式经验拟合，以描述阻尼率、频率偏移增强率以及等离子体波的寿命。