Моды Бернштейна – Грина – Крускала. - Bernstein–Greene–Kruskal modes

Не путать с Бхатнагар – Гросс – Крук в статистической физике, также сокращенно БГК.

Моды Бернштейна – Грина – Крускала. (a.k.a. BGK режимы) нелинейны электростатические волны которые распространяются в немагниченном, бесстолкновительном плазма. Они являются нелинейными решениями Уравнение Власова – Пуассона. в физика плазмы,[1] и названы в честь физиков Ира Б. Бернштейн, Джон М. Грин, и Мартин Д. Крускал, который решил и опубликовал точное решение для одномерного случая в 1957 г.[2]

Режимы BGK широко изучались при численном моделировании для двух- и трехмерных случаев,[1][3][4][5] и считается, что они производятся двухпотоковая неустойчивость.[6][7] Они наблюдались как дыры в электронном фазовом пространстве (одиночные электростатические структуры).[8][9][10] и двойные слои[11] в космической плазме, а также в лабораторных экспериментах по рассеянию.[12]

Предел малой амплитуды: моды Ван Кампена

В линейном пределе режимов БГК (например, в приближении малой амплитуды) решения сводятся к так называемому Режимы Ван Кампена,[13] названный в честь Нико ван Кампен который вывел решения в 1955 году.[14] В фаза смешение мод Ван Кампена приводит к Демпфирование Ландау.[15]

Квантовые режимы BGK (QBGK)

Режимы BGK были обобщены на квантовая механика, в котором решения (называемые квантовые режимы BGK) решают квантовый эквивалент системы Власова – Пуассона, известный как Система Вигнера – Пуассона, с периодическими граничными условиями.[16] Решения для режимов QBGK были предложены Lange et al. в 1996 г.[17] с потенциальными приложениями к квантовой плазме.[18]

использованная литература

  1. ^ а б Ng, C. S .; Бхаттачарджи, А. (2005). "Моды Бернштейна-Грина-Крускала в трехмерной плазме". Письма с физическими проверками. 95 (24): 245004. Bibcode:2005ПхРвЛ..95х5004Н. Дои:10.1103 / Physrevlett.95.245004. ISSN  0031-9007. PMID  16384391.
  2. ^ Бернштейн, Ира Б .; Грин, Джон М .; Крускал, Мартин Д. (1957). «Точные нелинейные колебания плазмы». Физический обзор. 108 (3): 546–550. Bibcode:1957ПхРв..108..546Б. Дои:10.1103 / PhysRev.108.546.
  3. ^ Демейо, Лучио; Холлоуэй, Джеймс Пол (1991). «Численное моделирование режимов БГК». Журнал физики плазмы. 46 (1): 63–84. Bibcode:1991JPlPh..46 ... 63D. Дои:10.1017 / S0022377800015956. ISSN  1469-7807.
  4. ^ Манфреди, Джованни; Бертран, Пьер (2000). «Устойчивость мод Бернштейна – Грина – Крускала». Физика плазмы. 7 (6): 2425–2431. Bibcode:2000ФПл .... 7.2425М. Дои:10.1063/1.874081. ISSN  1070-664X.
  5. ^ Berk, H.L .; Брейзман, Б. Н .; Candy, J .; Пеккер, М .; Петвиашвили, Н. В. (1999). «Самопроизвольное создание пары дырка – сгусток». Физика плазмы. 6 (8): 3102–3113. Bibcode:1999ФПл .... 6.3102Б. Дои:10.1063/1.873550. ISSN  1070-664X.
  6. ^ Omura, Y .; Matsumoto, H .; Miyake, T .; Кодзима, Х. (1996). «Электронно-лучевая неустойчивость как механизм генерации уединенных электростатических волн в хвосте магнитосферы». Журнал геофизических исследований: космическая физика. 101 (A2): 2685–2697. Bibcode:1996JGR ... 101.2685O. Дои:10.1029 / 95ja03145. ISSN  0148-0227.
  7. ^ Dieckmann, M.E .; Eliasson, B .; Шукла, П. К. (2004). «Потоковые нестабильности, вызываемые умеренно релятивистскими протонными пучками в плазме». Физика плазмы. 11 (4): 1394–1401. Bibcode:2004ФПЛ ... 11.1394Д. Дои:10.1063/1.1649996. ISSN  1070-664X.
  8. ^ Туриков В. А. (1984). "Электронно-фазовые космические дыры как локализованные решения БГК". Physica Scripta. 30 (1): 73–77. Bibcode:1984 ФОТО ... 30 ... 73Т. Дои:10.1088/0031-8949/30/1/015. ISSN  1402-4896.
  9. ^ Fox, W .; Порколаб, М .; Egedal, J .; Katz, N .; Ле, А. (2008). «Лабораторное наблюдение электронных дыр в фазовом пространстве при магнитном пересоединении». Письма с физическими проверками. 101 (25): 255003. Bibcode:2008PhRvL.101y5003F. Дои:10.1103 / PhysRevLett.101.255003. PMID  19113719.
  10. ^ Васько, И.Ю .; Кузичев, И. В .; Агапитов, О. В .; Mozer, F. S .; Артемьев, А. В .; Рот, И. (2017). «Эволюция электронных дырок в фазовом пространстве в неоднородной плазме». Физика плазмы. 24 (6): 062311. Bibcode:2017ФПЛ ... 24ф2311В. Дои:10.1063/1.4989717. ISSN  1070-664X.
  11. ^ Quon, B.H .; Вонг, А. Я. (1976). «Формирование потенциальных двойных слоев в плазме». Письма с физическими проверками. 37 (21): 1393–1396. Bibcode:1976PhRvL..37.1393Q. Дои:10.1103 / Physrevlett.37.1393. ISSN  0031-9007.
  12. ^ Montgomery, D. S .; Focia, R.J .; Rose, H.A .; Рассел, Д. А .; Cobble, J. A .; Fernández, J.C .; Джонсон, Р. П. (2001). «Наблюдение вынужденного рассеяния электронно-звуковых волн». Письма с физическими проверками. 87 (15): 155001. Bibcode:2001ПхРвЛ..87о5001М. Дои:10.1103 / PhysRevLett.87.155001. PMID  11580704.
  13. ^ Чен, Фрэнсис Ф. (1984). Введение в физику плазмы и управляемый синтез (2-е изд.). Нью-Йорк: Пленум Пресс. С. 261–262. ISBN  0306413329. OCLC  9852700.
  14. ^ Ван Кампен, Н. Г. (1955). «К теории стационарных волн в плазме». Physica. 21 (6–10): 949–963. Bibcode:1955Фи .... 21..949В. Дои:10.1016 / S0031-8914 (55) 93068-8. ISSN  0031-8914.
  15. ^ Ng, C. S .; Bhattacharjee, A .; Скифф, Ф. (2006). «Слабо столкновительное затухание Ландау и трехмерные моды Бернштейна-Грина-Крускала: новые результаты по старым проблемам». Физика плазмы. 13 (5): 055903. arXiv:1109.1353. Дои:10.1063/1.2186187. ISSN  1070-664X.
  16. ^ Демейо, Л. (2007). «Квантовые поправки к классическим режимам БГК в фазовом пространстве». Теория транспорта и статистическая физика. 36 (1–3): 137–158. Bibcode:2007TTSP ... 36..137D. Дои:10.1080/00411450701456857. ISSN  0041-1450.
  17. ^ Ланге, Хорст; Тоомир, Брюс; Цвайфель, П. Ф. (1996). «Квантовые моды БГК для системы Вигнера-Пуассона». Теория транспорта и статистическая физика. 25 (6): 713–722. Bibcode:1996ТЦП ... 25..713л. Дои:10.1080/00411459608222920. ISSN  0041-1450.
  18. ^ Haas, F .; Manfredi, G .; Фейкс, М. (2000). «Многопоточная модель квантовой плазмы». Физический обзор E. 62 (2): 2763–2772. arXiv:cond-mat / 0203405. Bibcode:2000PhRvE..62.2763H. Дои:10.1103 / PhysRevE.62.2763. PMID  11088757.