相对论简并激光等离子体中电磁孤子的稳定性与演化

研究了线偏振强激光与相对论简并等离子体非线性相互作用形成的电磁（EM）孤子的动力学行为。在相对论动力学的慢运动近似下，弱非线性 EM 包络的演化由具有局域与非局域非线性的广义非线性薛定谔（GNLS）方程描述。利用 Vakhitov-Kolokolov 判据，研究了 GNLS 方程 EM 孤子解的稳定性。展示了不同的稳定与不稳定区域，并给出了孤子速度、孤子本征频率以及简并参数 $R=p_{Fe}/m_ec$ 的影响，其中 $p_{Fe}$ 为费米动量，$m_e$ 为电子质量，$c$ 为真空中的光速。发现当从电子弱相对论性 $(R\ll1)$ 简并 regime 进入超相对论性 $(R\gg1)$ 简并 regime 时，稳定区域向不稳定区域偏移并显著缩小。解析预测结果与 GNLS 方程的模拟结果吻合良好。结果表明静止 EM 孤子解是稳定的。然而，运动孤子可稳定或不稳定，取决于孤子速度、本征频率或简并参数的值。后者在强简并 $(R>1)$ 时最终可导致孤子塌缩。