Возбуждение высокочастотных электромагнитных и квазистатическх магнитных полей в релятивистской плазме в результате нелинейного взаимодействия волн

• Автор: Трубачев, Олег Олегович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 c. : ил

Глава I.Параметрическое резонансное возбуждение продольных колебаний в релятивистской плазме ВЧ

электрическим полем

§1.Постановка задачи и основные уравнения

§2. Сильное поле <^ППеСг)

§3. Слабое поле

§4.Параметрическая неустойчивость в слабом ВЧ поле релятивистской электрон-позитронной плазмы

§5.Релятивистская плазма с одномерным тепловым

разбросом импульсов электронов

§6.0сновные выводы

Глава 2.Модуляционная неустойчивость самосогласованной

продольной волны в релятивистской плазме

§1. Постановка задачи
§2.Самосогласованная стационарная продольная
волна
§3.Устойчивость продольной стационарной волны
§4.Анализ нелинейного дисперсионного соотношения в пределе большой длины волны (V 0^41)
§5.Анализ нелинейного дисперсионного соотношения в случае конечной длины стационарной волны
(к.’гэУ»}
Глава 3.Модуляционная неустойчивость самосогласованного высокочастотного поля. Различные поляризации
поля возмущения
§1.Постановка задачи и метод многоиндексных тен-

зоров
§2.Стационарная нелинейная волна в квадратичном
приближении
§3.Устойчивость стационарной волны относительно произвольных возмущений электромагнитного
поля
§4.Анализ различных случаев поляризации поля
возмущения Е: при К1Е0
§5.Анализ различных случаев^поляризации поля
возмущения Е. при к1Е0
§6.Основные выводы
Глава 4.Нерезонансное взаимодействие волн в релятивистской плазме. Нелинейное затухание Ландау . 143 §1.Взаимодействие волн с фиксированными фазами . 143 §2.Взаимодействие волн со случайными фазами
Заключение
Литература

Одной из главных особенностей плазмы как сплошной среды является наличие большого числа собственных мод. В равновесной плазме амплитуды таких колебаний порядка амплитуд тепловых флуктуаций и поэтому малы. Существует однако множество факторов, выводящих плазму из состояния термодинамического равновесия. При этом возникают неустойчивости, приводящие к росту самосогласованных электромагнитных полей до уровня, существенно превышающего уровень равновесных флуктуаций. Такие неустойчивости возникают, в частности, при воздействии на плазму мощного высокочастотного излучения, лазерного и микроволнового. В этом случае плазму необходимо рассматривать как нелинейную среду, принимать во внимание взаимодействие волн различных типов между собой и с частицами плазмы.
Диссертация посвящена теоретическому анализу явлений в изотропной релятивистской плазме, возникающих при воздействии на нее внешнего высокочастотного поля. Актуальность последовательного релятивистского подхода состоит в следующем. Во-первых, растет мощность используемых в экспериментах источников лазерного излучения. В ряде экспериментов (например, [I - 3]) плотность потоков излучения СС^-лазеров и лазеров на неодимовом стекле достигает 1014*16Вт/см* В таких полях оказывается возможной раскачка электронов плазмы до скоростей близких к скорости света , и динамика электрона в поле волны является релятивистской 4"]. Во-вторых, в ряде случаев в лабораторных экспериментах температура электронов плазмы приближается к релятивистским значениям. Так, например, плазма с температурой порядка 200 кэв в состоянии близком к термодинамическому равновесию была получена в экспериментах СП- Значительная доля сверхтепловых электронов, обладаю-

Сравнение (55) с нерелятивистскими формулами (51) подтверждает сделанное выше замечание, что в нерелятивистской плазме есть два безразмерных параметра, связанных с амплитудой внешнего поля - 4.е/с?- и^е//Те , причем первый много меньше второго; с ростом температуры эти параметры переходят в один . Особенно наглядно это проявляется в конкретных релятивистских асимптотиках в областях I, П, Ш:
I. В этой области Д ^ /сд+1) И
вместо (55) из (48) и (49) получаем
Я. />1

10 ' с2- >

(56)
(О— 3 Уе. <£
- 40 0і
П. При таких
... ml
и из (55) следует, что
ф У£^г 1 cfs
40 Lib“ ЗЦ-сдМ' у 1 60V
^ 4 с* L30 3 OJi-tfJ’
Здесь так же, как и в нерелятивистском случае 605 =>VVj -
- частота ионно-звуковых колебаний, Ве/пПі .
Ш, Здесь о £-^ ==-(V ) » поэтому
Г А£_ J_ Be "I (58)
4^ L AT 3 0e+Q;V
(57)