相对论等离子体共振不稳定性的波能密度和增长率
摘要：在没有频繁碰撞的情况下，波动不稳定性在天体物理等离子体中重新分配能量和动量。有许多不同类型的波，量化波能密度和增长率对于理解不同等离子体体制中可能存在的波不稳定性是重要的。宇宙中存在许多情况下，等离子体中包含相对论粒子的显著部分。波能密度和增长率的理论估计要么限制在场向传播角度，要么进行非相对论考虑。基于线性理论，我们推导了相对论等离子体中任意共振波的能量密度和增长率的解析表达式，包括任意传播角度。在此推导中，我们计算了相对论等离子体介电张量的厄米部分和反厄米部分。我们证明了我们的波能密度的解析表达式在波数范围内明确地呈现出共振波的能量增加，而增长率的解析表达式为正（即驱动波不稳定性的范围）。为了进行这种证明，我们在辐射带中具体分析了损失锥驱动的不稳定性作为一个特例，其中齐斯勒模波将相对论电子散射到损失锥中。我们的解析结果进一步发展了线性理论的基础，更好地理解了波不稳定性，并有可能与准线性理论相结合，该理论允许通过不稳定性研究粒子动量分布函数和共振波性质的时间演变。
作者：Seong-Yeop Jeong and Clare Watt
论文ID：2303.14616
分类：Space Physics
分类简称：physics.space-ph
提交时间：2023-04-05