Распространение электромагнитных солитонов поперек сильного магнитного поля в плазме

Abstract

Проведено аналитическое и численное исследования нелинейных свойств необыкновенной электромагнитной волны большой амплитуды в докритической плазме. В слаборелятивистском приближении показано, что при распространении поперек сильного магнитного поля вблизи электронного циклотронного резонанса необыкновенная волна может трансформироваться в солитоны огибающей. Численные эксперименты, проведенные с помощью одномерного релятивистского PIC кода, показали, что при взаимодействии с плазмой в резонансных условиях длинный импульс распадается на последовательность солитонов.

In this paper the analitycal and numerical study of high amplitude extraordinary wave nonlinear properties in underdense plasmas have been carried out. In slightly relativistic approach it is shown that an extraordinary wave can transform to an evalute soliton at propagation across a strong magnetic field in vicinity of electron cyclotron resonance. With help of 1-D relativistic PIC code we conducted a numerical simulation of an electromagnetic pulse transverse propagation in a magnetized plasma. The numerical experiments have been shown that a long pulse decay to a solitons sequence at its interaction with plasmas in the resonant conditions.

Проведене аналітичне та чисельне дослідження нелінійних властивостей незвичайної електромагнітної хвилі великої амплітуди у докритичній плазмі. У слабкорелятивістському наближенні показано, що при поширенні поперек сильного магнітного поля поблизу електронного циклотронного резонансу незвичайна хвиля може трансформуватись у солитони огинаючої. За допомогою одновимірного релятивістського PIC коду проведене чисельне моделювання процесу поперечного поширення електромагнітного імпульсу у за- магніченій плазмі. Чисельні експерименти показали, що при взаємодії з плазмою у резонансних умовах довгий імпульс розпадається на послідовність солитонів.