Про механізми формування каверн щільності при нестійкості інтенсивних ленгмюрівських коливань у плазмі
Анотація
У роботі розглянуто нестійкість інтенсивних ленгмюрівських коливань у неізотермічній (модель Захарова) та холодній (модель Силіна) 1D плазмі. Основна увага приділена процесу формування каверн щільності плазми у гідродинамічному та у гібридному (електрони описані гідродинамічно, іони – модельними частинками) представленнях. У гідродинамічному поданні при невеликій кількості мод спектру спостерігаються великомасштабні каверни щільності плазми, які швидко поглиблюються. Цей процес підтримується появою дрібномасштабних обурень, причому спостерігається синхронізація фаз ленгмюрівських хвиль спектра нестійкості. Ця синхронізація фаз мод спектру цілком здатна виконати ту роль, яку раніше пропонували віддати виключно ефекту видавлювання полем частинок з каверни. У гібридних моделях у області розгляду іони описані модельними частинками, число яких у одновимірному випадку 104-5*105 (що у тривимірному випадку відповідає числу частинок 1012-1014). Початковий спектр обурень дуже широкий і досить інтенсивний, що призводить до вибухового зростання збурень у моделі Захарова та швидкого розвитку нестійкості у моделі Силіна. При цьому в розвиненому режимі нестійкості спостерігається формування безлічі дрібномасштабних каверн щільності плазми. Саме наявність цієї дрібномасштабної модуляції за рахунок ефекту Фермі швидко формує нормальний розподіл іонів за швидкостями. В цьому випадку ефект нагрівання частинок за рахунок згасання Ландау втрачає першість. Показано, що каверни мало змінюють свого становища, фазові зміни для спектральних компонентів щільності плазми помічені не були. Тільки окремі дрібномасштабні каверни демонструють динаміку, подібну до розвитку каверн у гідродинамічному представленні.
Завантаження
Посилання
V.E. Zakharov, “Collapse of Langmuir waves”, Soviet Physics JETP, 35(5), 908 (1972), https://www-thphys.physics.ox.ac.uk/people/AlexanderSchekochihin/notes/PlasmaClassics/zakharov72.pdf
E.A. Kuznetsov, “On the averaged description of Langmuir waves in plasma,” Sov. Plasma Phys. The science. 2(2), 327 (1976).
A.I. Dyachenko, et al “Two-dimensional Langmuir collapse and two-dimensional Langmuir cavitons”, JETP Letters. Science, 44, 504 (1986).
A.Y. Wong, and P.Y. Cheung, Phys. Rev. Lett. 52(14), 1222 (1984), https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.52.1222
V.V. Chernousenko, V.M. Kuklin, and I.P. Panchenko, The structure in nonequilibrium media. In book: The integrability and kinetic equations for solitons, (Nauk. Dumka, Kyiv, 1990), pp. 472.
V.P. Silin, “Parametric resonance in plasma “, ZhETF, 48, 1679 (1965).
A.V. Kirichok, V.M. Kuklin, A.V. Pryimak, and A.G. Zagorodny, “Ion heating, burnout of the HF field and ion sound generation with the development of modulation instability of an intensive Langmuir wave in a plasma”, Physics of Plasmas, 22, 092118 (2015), https://doi.org/10.1063/1.4931058
K.L. Clark, G.L. Payne, and D.R. Nicholson, “A hybrid Zakharov particle simulation of ionospheric heating”, Phys. Fluids B Plasma Phys. 4(3), 708 (1992), https://doi.org/10.1063/1.860269
V.M. Kuklin, Selected chapters (theoretical physics), (V.N. Karazin KhNU, Kharkiv, 2021), pp. 244.
V.M. Kuklin, and S.M. Sevidov, “On the nonlinear theory of stability of intense oscillations of cold plasma”, Sov. Plasma Phys. 14(10), 1180 (1988).
O.V. Priymak, PhD Dissertation, “Mathematical models for describing the processes of modulation instabilities of an intense wave field”, Karazin Kharkiv University, 2020.
Авторське право (c) 2022 Володимир М. Куклін
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
