等离子体中运动的高能电荷束的特征信号
等离子体物理
2023-03-08 v1
摘要
在等离子体中运动的电荷束可激发多种线性与非线性波，表现为尾随尾迹、前驱激波与先导孤子。这些结构可进一步与背景等离子体相互作用产生次级效应，可作为电荷束通过的标志。利用粒子网格（particle-in-cell）模拟，我们详细研究了被高能带电离子束穿过的等离子体系统的动力学。采用两种不同形状的电荷源，即理想化一维线源与二维薄矩形源，我们考察了所激发波结构性质上的差异及其对背景等离子体的相应影响。我们的模拟揭示了有趣特征，如先导速度对离子束总电荷的依赖、局域粒子俘获，以及沿穿行路径各区域中被俘获离子的能量增益，进而导致高能离子束流细束的形成。环境中的集体激发与特征信号可在如等离子体离子束加热等实际应用中发挥作用，亦有助于分析电离层中轨道运行的太空碎片等带电物体的轨迹。
引用
@article{arxiv.2203.13077,
title = {Signatures of an energetic charge bunch moving in a plasma},
author = {Vikram Dharodi and Atul Kumar and Abhijit Sen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.13077},
year = {2023}
}