冷磁化等离子体中的相对论性非线性哨声波

从描述置于外螺线管磁场中的准中性等离子体内各组分动力学行为的 Vlasov-Maxwell 方程出发，利用称为流体代换的技术，得到了支配各组分动力学的相对论性流体方程组。基于多尺度方法，推导出了由三个非线性薛定谔方程组成的系统，对应于三种基本哨声模的横向包络。利用 Dubois-Violette 形式级数方法，得到了所导出的耦合非线性薛定谔方程组在相对论与非相对论情形下的行波解。我们描述中的一个有趣特征是哨声波不扰动等离子体电子的初始均匀密度。等离子体对诱导哨声波的响应表现为横向速度重新分布，其严格遵循电磁哨声的行为。这一性质可能对未来激光等离子体加速器中的带电粒子束横向聚焦具有重要应用。另一个有趣的 peculiarity 是支配非线性模耦合的选择定则。根据这些定则，非相对论 regime 中模间的自耦合不存在，这是由洛伦兹力支配的相互作用的矢量特性的直接后果。