2D3V численное моделирование неустойчивости цилиндрического релятивистского электронного пучка в плазме

Abstract

Рассматривается новый механизм возникновения пучково-плазменной неустойчивости, обусловленный, из-за различия продольной и поперечной масс релятивистских электронов, не продольной модуляцией цилиндрического релятивистского электронного пучка в плазме, а его разбиением на сгустки за счет дефокусировки электронов радиальным полем возбуждаемой волны и ухода их из области взаимодействия с волной. Проведено 2d3v-моделирование модуляции непрерывного пучка на этом механизме и нарастание возбуждаемого поля плазменной волны. Исследовано формирование последовательности релятивистских электронных сгустков из плотного непрерывного пучка. Показана также возможность получения профилированной последовательности сгустков из длинного электронного сгустка с линейно нарастающей плотностью.

Розглядається новий механізм виникнення пучково-плазмової нестійкості, яка обумовлена, завдяки різниці повздовжньої та поперечної мас релятивістських електронів, не повздовжньою модуляцією циліндричного релятивістського електронного пучка в плазмі, а його розбивкою на згустки за рахунок дефокусування електронів радіальним полем хвилі, яка збуджується, и залишання ними області взаємодії з хвилею. Проведено 2d3v-моделювання модуляції безперервного пучка на цьому механізмі та зростання поля плазмової хвилі, яка збуджується. Досліджено формування послідовності релятивістських електронних згустків із щільного безперервного пучка. Показано також можливість отримання профільованої послідовності згустків з довгого електронного згустку з лінійно зростаючою щільністю.

The new mechanism of origination of the beam-plasma instability is considered. It is conditioned, due to difference of longitudinal and transversal masses of relativistic electrons, not by longitudinal modulation of cylindrical relativistic electron beam in plasma but by its dividing on separate bunches due to defocusing of electrons by radial wakefield of excited wave and their leaving the region of interaction with wave. 2d3v simulation of modulation of continuous beam, caused by this mechanism, and growth of excited field of plasma wave is carried out. The formation of a sequence of relativistic electron bunches from dense continues beam is investigated. The possibility of formation of shaped sequence of bunches from a long electron bunch with linear growing of density is shown.