Non-Linear Plasma Wave Interaction
Creators
- 1. Fizicheskij. Institut Im. P. N.Lebedeva AN SSSR, Moskva, SSSR (Russian Federation)
Description
1. By solving the kinetic equation in the ''self-consistent field'' approximation, the authors obtained a non-linear material equation for a plasma and then used this equation to write the equation for non-linear electro-dynamics. In the event of underdamping, where,the waves are almost monochromatic, an equation was obtained which describes the variation of amplitude of these waves. By averaging this equation over the wave phases, which are assumed to be random, we obtain an equation which describes the evolution of electromagnetic field noises in the plasma when account is taken of the non-linear interaction between waves, Particular attention is paid to the case of isotropic, homogeneous plasma. 2. Nonlinear interaction of two Langmuir waves with the formation of another Langmuir wave can only occur as the result of induced scattering of the waves on particles. The authors investigated the case where wave scattering on electrons predominates and also the case where scattering on ions plays the greater part, and in both cases clarified the role played by the transverse field in the interaction of plasma particles. They also investigated the case where linear damping of the waves is insignificant in comparison with the non-linear interaction. They discuss the question of the conservation of energy and the number of gamma quanta in these processes involving non-linear interaction of Langmuir waves. 3. Study of the non-linear interaction of high-frequency longitudinal waves in plasma with a slow beam shows that in this case energy from the particles can be transformed into wave energy with ensuing non-linear instability. 4. The non-linear interaction of a Langmuir and a transverse wave is considered and the contribution which this process makes to energy changes in longitudinal arid transverse waves discussed. 5. The authors also investigate the process of non-linear interaction of two transverse waves, resulting in the formation of another transverse wave. 6. They discuss possible decay and combination processes Involving the participation of three and of four Langmuir and transverse waves. The latter process is of particular interest in cases where decay conditions are not fulfilled in.three waves, 7. In a non-isothermic plasma, when the temperature of the electrons exceeds the temperature of the ions in the plasma, yet another branch of oscillations is possible, namely ionic sound. The authors have investigated the non-linear interaction of ionic sound waves resulting both from induced scattering on particles and from combination and decay with Langmuir and transverse waves, paying particular attention to processes involving the participation of four waves. (author)
Abstract (French)
1. En résolvant l'équation cinétique dans. l'approximation du « champ auto-consistant», les auteurs ont obtenu une équation matérielle non linéaire pour le plasma, qu'ils ont utilisée en vue d'établir l'équation pour l'électrodynamique non linéaire. Dans le casd'ondes sous-amorties et presque monochromafiques, ils ont obtenu une équation qui décrit les variations d'amplitude de ces ondes. En intégrant cette équation sur les phases,d'ondes que l'on suppose aléatores, ils ont obtenue une équation qui décrit l'évolution des bruits du champ électromagnétique dans le plasma lorsqu'il est tenu compte de l'interaction non linéaire entre les ondes. Les auteurs ont accordé une attention particulière au cas d'un plasma homogène isotrope. 2. L'interaction non linéaire de deux ondes de Langmuir avec formation d'une autre onde de Langmuir ne peut se produire que par suite d'une dispersion induite des ondes sur les particules. Les auteurs ont étudié le cas où leur dispersion sur les électrons prédomine et le cas ou leur, dispersion sur les ions est plus importante. Ils ont expliqué le rôle du champ transverse dans l'interaction de particules du plasma pour les processus de dispersion considérés. Ils ont étudié tes conditions dans lesquelles l'amortissement linéaire des ondes est insignifiant par comparaison avec l'interaction non linéaire. Ils discutent la question de la conservation de l'énergie et du nombre de quanta y dans ces processus d'interaction non linéaire d'ondes de Langmuir. 3. Une étude de l'interaction non linéaire d'ondes longitudinales dé haute fréquence du plasma avec un faisceau lent a montré que, dans ce cas, l'énergie des particules peut se transformer-en énergie d'ondes ce qui crée une instabilité non linéaire. 4. Les auteurs ont examiné l'interaction non linéaire d'une onde de Langmuir et d'une onde transverse. Ils discutent l'influence de ce processus sur les variations d'énergie dans les ondes longitudinales et transverses. 5. Les auteurs étudient le processus d'interaction non linéaire de deux ondes transverses, qui a pour résultat la formation d'une nouvelle onde transverse. 6. Ils examinent également les processus possibles de décroissance et de combinaison avec participation de trois et quatre ondes de Langmuir et aussi d'ondes transverses. Ce dernier processus est particulièrement intéressant dans les cas où les conditions de décroissance ne se couvent pas réunies pour trois ondes. 7. Dans un plasma non isotherme où la température des électrons dépasse la température des ions une autre branche d'oscillations est possible, à savoir le son ionique. ' Les auteurs ont fait des recherches sur l'interaction non linéaire d'ondes de son ionique, dues à une dispersion induite sur les particules et au procusses de combinaison et de décroissance, avec des ondes de Langmuir et des ondes transverses. Ils ont examiné en particulier les processus caractérisés par la participation de quatre ondes. (author)Abstract (Spanish)
1. Resolviendo la ecuación cinética en la aproximación de un campo autoconsistente los autores han obtenido la ecuación material no lineal para un plasma y la han utilizado para formular la ecuación electrodinámica no lineal. En el caso de ondas poco atenuadas y cuasi monocromáticas obtuvieron una ecuación que describe su variación de amplitud. Promediando esta ecuación sobre las fases de las ondas, que se consideran aleatorias, hallaron una ecuación que describe la evolución de los ruidos del campo eléctrico magnético en el plasma cuando se tiene en cuenta la interacción no lineal de las ondas. Prestaron especial atención al caso de un plasma isótropo y homogéneo. 2. La interacción no lineal de dos ondas de Langmuir y la formación de otra onda de Langmuir sólo es posible como resultado de la dispersión inducida de las ondas en las partfculas. Los autores investigaron el caso en que' predomina la dispersión de las ondas en los electrones y también el caso en que es más importante la dispersión en los iones y en ambos casos examinaron el papel que desempeña el campo transversal en la interacción de las partfculas del plasma. Estudiaron también el caso en que la atenuación lineal de las ondas es insignificante en comparación con la interacción no lineal. Por último, investigaron-el problema de la conservación de la energfa y el número de cuantos en los procesos que entrañan una interacción no lineal de las ondas de Langmuir. 3. El estudio de la interacción no lineal de ondas longitudinales de alta frecuencia en un plasma con un haz lento muestra que en este caso la energfa de las partfculas puede transformarse en energfa ondulatoria dando lugar a Una inestabilidad no lineal. 4. En la memoria se estudia la interacción no lineal de una onda de Langmuir y otra transversal. Se investiga la contribución de este proceso a la variación energética de las ondas longitudinales y transversales. 5. Se estudia también el proceso de interacción no lineal de dos ondas transversales que da lugar a la formación de una nueva onda transversal. 6. Los autores examinan los posibles procesos de desintegración y fusión que entrañan la participación de tres o cuatro ondas de Langmuir yde ondas transversales. Este último proceso es de particular interés cuando no se cumplen las condiciones de desintegración en tres ondas. 7, En un plasma no isotérmico, cuando la temperatura electrónica es superior a la iónica en el plasma, es posible todavía otra rama de oscilaciones: el sonido iónico. Los autores han investigado la inter-. acción no lineal de las ondas de sonido iónico resultante de la dispersión inducida en las partículas y de la fusión y desintegración con ondas de Langmuir y transversales, prestando particular atención a los procesos en que participan cuatro ondas. (author)Abstract (Russian)
1 . Putem reshenija kineticheskogo uravnenija v priblizhenii samosoglasovannogo polja polucheno nelinejnoe material'noe uravnenie dlja plazmy, kotoroe ispol'zovano dlja zapisi uravnenija nelinejnoj jelektrodinamiki. V sluchae slabozatuhajushhih, pochti monohromaticheskih voln polucheno uravnenie, opisyvajushhee izmenenie amplitudy jetih voln. Usrednjaja jeto uravnenie po fazam voln, kotorye predpolagajutsja sluchajnymi, nahodim uravnenie, opisyvajushhee jevoljuciju shumov jelektromagnitnogo polja v plazme pri uchete nelinejnogo vzaimodejstvija mezhdu volnami. Osnovnoe vnimanie udeleno issledovaniju izotropnoj i odnorodnoj plazmy. 2.. Nelinejnoe vzaimodejstvie dvuh lengmjurovskih voln s obrazovaniem snova lengmjurovskoj volny vozmozhno tol'ko blagodarja inducirovannomu rassejaniju voln na chasticah. Issledovany kak sluchai, kogda preobladaet rassejanie voln na jelektronah, tak i sluchai, kogda vazhnee rassejanie na ionah. Vyjavlena rol' poperechnogo polja pri vzaimodejstvii chastic plazmy dlja rassmotrennyh processov rassejanija.. Rassmotreny uslovija, kogda linejnoe zatuhanie voln nesushhestvenno po sravneniju s nelinejnym vzaimodejstviem. Obsuzhdaetsja vopros o sohranenii jenergii i chisla kvantov v rassmotrennyh processah nelinejnogo vzaimodejstvija lengmjurovskih voln . 3. Issledovano nelinejnoe vzaimodejstvie vysokochastotnyh prodol'nyh voln v plazme s medlennym puchkom . Pokazano, chto v jetom sluchae jenergija ot chastic mozhet perehodit' v jenergiju voln i voznikaet nelinejnaja neustojchivost'. 4. Rassmotreno nelinejnoe vzaimodejstvie lengmjurovskoj i poperechnoj volny. Obsuzhdaetsja vklad jetogo processa v izmenenie jenergii kak prodol'nyh, tak i poperechnyh voln. 5. Issledovan process nelinejnogo vzaimodejstvija dvuh poperechnyh voln, v rezul'tate kotorogo vnov' obrazuetsja poperechnaja volna. 6. Rassmotreny vozmozhnye processy raspada i slijanija kak s uchastiem treh, tak i chetyreh lengmjurovskih i poperechnyh voln. Poslednij process osobenno interesen v teh sluchajah, kogda raspadnye uslovija dlja treh voln ne vypolnjajutsja. 7. V neizotermicheskoj plazme, kogda temperatura jelektronov prevyshaet temperaturu ionov v plazme, vozmozhna eshhe odna vetv' kolebanij — ionnyj zvuk. Issledovano nelinejnoe vzaimodejstvie voln ionnogo zvuka kak za schet inducirovannogo rassejanija na chasticah, tak i za schet slijanija i raspada s leng- mjurovskimi i poperechnymi volnami. V chastnosti, rassmotreny processy s uchastiem chetyreh voln. (author)Additional details
Additional titles
- Original title (Russian)
- Интераcтион Нон Линеаире дес Ондес данс ле Пласма; Нелинейное взаимодействие волн в плазме; Интераccион Но Линеал де лас Ондас ен ун Пласма
Publishing Information
- Publisher
- IAEA
- Imprint Place
- Vienna (International Atomic Energy Agency (IAEA))
- Imprint Title
- Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research Vol. I. Proceedings of a Symposium on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research
- Imprint Pagination
- 792 p.
- Series
- Proceedings Series
- Journal Page Range
- p. 673-694
- ISSN
- 0074-1884
Conference
- Title
- Conference on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research
- Dates
- 6-10 Sep 1965
- Place
- Culham (United Kingdom)
INIS
- Country of Publication
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- Country of Input or Organization
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- INIS RN
- 44073934
- Subject category
- S70: PLASMA PHYSICS AND FUSION TECHNOLOGY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference
- Descriptors DEI
- APPROXIMATIONS; COMPARATIVE EVALUATIONS; DECAY; ELECTROMAGNETIC FIELDS; ELECTRONS; HOMOGENEOUS PLASMA; INTERACTIONS; KINETIC EQUATIONS; MONOCHROMATIC RADIATION; NONLINEAR PROBLEMS; PARTICLES; PLASMA INSTABILITY; PLASMA WAVES; SELF-CONSISTENT FIELD; SOUND WAVES
- Descriptors DEC
- CALCULATION METHODS; ELECTROMAGNETIC RADIATION; ELEMENTARY PARTICLES; EQUATIONS; EVALUATION; FERMIONS; INSTABILITY; LEPTONS; PLASMA; RADIATIONS
Optional Information
- Notes
- 38 refs. Imprint:In two volumes
- Secondary number(s)
- IAEA-CN--21/247b