Уединённая правополяризованная электромагнитная волнав релятивистской плазме

Обложка

Аннотация


В работе проведено исследование свойств нелинейной лазерной волны, распространяющейся в нагретой плазме вдоль сильного внешнего магнитного поля в условиях электронно-циклотронного резонанса. Сильная нелинейность такого процесса обусловлена релятивистским движением электронов и резонансным возрастанием пондеромоторной силы, действующей на электроны со стороны волны. Из гидродинамических уравнений и уравнений Максвелла получена система уравнений, описывающая огибающую импульса правополяризованной лазерной волны. Посредством численного интегрирования этой системы уравнений найдены солитонные решения для случая холодной плазмы. Такие решения имеетвид солитонов огибающих, содержащих внутри себя плазменные колебания. Получено аналитическое выражение для интеграла плотности энергии в холодной плазме. Для нагретой плазмы из численных результатов следует, что в условиях циклотронного резонансасолитонное решение становится неустойчивым. При этом плотность энергии перестаёт сохраняться, но выполняется закон сохранения плотности продольного импульса электронов.Сделан вывод о том, что нелинейное насыщение амплитуды поля возникает в результате разделения зарядов плазмы под действием давления электромагнитного излучения. Приэтом дискретный набор значений несущей частоты для солитона огибающей определяется отношением частоты нелинейных продольных колебаний электрона в поле электромагнит-ной волны к ленгмюровской частоте плазмы. В случае плазмы малой плотности найденный численным интегрированием дискретный спектр частот переходит в непрерывный.


В Г Дорофеенко

Лицо (автор) для связи с редакцией.
dorofeen@gmail.com
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН Миусская пл., д. 4, Москва, Россия, 125047

Дорофеенко Виктор Геннадьевич - профессор, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела кинетических уравнений ИПМ РАН им. М. В. Келдыша

В Б Красовицкий

krasovit@mail.ru
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН Миусская пл., д. 4, Москва, Россия, 125047

Красовицкий Валерий Борисович - профессор, доктор физико-математических наук, эксперт отдела кинетических уравнений ИПМ РАН им. М. В. Келдыша

В А Туриков

turikov_va@rudn.university
Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, Россия, 117198

Туриков Валерий Алексеевич - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной физики РУДН

  • Коломенский А. А., Лебедев А. Н. Резонансные явления при движении частиц в плоской электромагнитной волне // ЖЭТФ. - 1963. - Т. 44, № 1. - С. 261-269.
  • Давыдовский В. Я. О возможности резонансного ускорения заряженных частиц электромагнитными волнами в постоянном магнитном поле // ЖЭТФ. - 1962. - Т. 43, № 3. - С. 886-888.
  • Roberts C. S., Buchsbaum S. J. Motion of a Charged Particle in a Constant Magnetic Field and a Transverse Electromagnetic Wave Propagating along the Field // Physical Review. - 1964. - Vol. 135. - Pp. 381-389.
  • Красовицкий В. Б., Прудских В. В. Авторезонансный солитон в плазме // Физика плазмы. - 1994. - Т. 20. - С. 564-570.
  • Прудских В. В. Сверхзвуковые и околозвуковые уединенные ионно-звуковые волны в замагниченной плазме // Физика плазмы. - 2010. - Т. 36. - С. 1052-1058.
  • Weakly Relativistic One-Dimensional Laser Pulse Envelope Solitons in a Warm Plasma / S. Poornakala, A. Das, P. K. Kaw, A. Sen, Z. M. Sheng, Y. Sentoku, K. Mima, K. Nishkava // Physics of Plasmas. - 2002. - Vol. 9. - Pp. 3802-3810.
  • Джавахишвили Д. И., Цинцадзе Н. Л. Явления переноса в полностью ионизирован-ной ультрарелятивистской плазме // ЖЭТФ. - 1973. - Т. 64. - С. 1214-1325.

Просмотры

Аннотация - 72

PDF (Russian) - 34


© Дорофеенко В.Г., Красовицкий В.Б., Туриков В.А., 2017

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.