Impact of wave phase jumps on stochastic heating

Abstract

Interaction of charged particles with fields of random waves brings about known effects of stochastic acceleration and heating. Jumps of wave phases can increase the intensity of these processes substantially. Numerical simulation of particle heating and acceleration by waves with regular phases, waves with jumping phase and stochastic electric field impulses is performed. Comparison of the results shows that to some extent an impact of phase jumps is similar to the action of separate field impulses. Jumps of phase not only increase the intensity of resonant particle heating but involves in this process non-resonant particles from a wide range of initial velocities.

Взаимодействие заряженных частиц с полями случайных волн приводит к известным эффектам стохастического ускорения и нагрева. Скачки фаз волн могут существенно увеличить интенсивность этих процессов. Выполнено численное моделирование процессов нагрева и ускорения частиц волнами с регулярными фазами, волнами со скачками фазы и случайными импульсами электрического поля. Сравнение результатов показывает, что влияние скачков фазы волн на нагрев частиц в значительной степени подобно действию отдельных импульсов поля. Скачки фазы волн не только увеличивают интенсивность нагрева резонансных частиц, но и вовлекают в этот процесс нерезонансные частицы в широком диапазоне начальных скоростей.

Взаємодія заряджених частинок з полями випадкових хвиль спричиняє відомі ефекти стохастичного прискорення та нагрівання. Стрибки фаз хвиль можуть суттєво збільшити інтенсивність цих процесів. Виконано числове моделювання процесів нагрівання та прискорення частинок хвилями з регулярними фазами, хвилями зі стрибками фази та випадковими імпульсами електричного поля. Порівняння результатів показує, що вплив стрибків фази хвиль на нагрівання частинок значною мірою є подібним до дії окремих імпульсів поля. Стрибки фази хвиль не тільки збільшують інтенсивність нагрівання резонансних частинок, але й залучають до цього процесу нерезонансні частинки в широкому діапазоні початкових швидкостей.