Dissertaion

Kovalenko A.V

Investigation of damping of non-linear large amplitude Langmuir oscillations via computer simulation
Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by speciality 01.04.04 - physical electronics. - Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 1999.

Summary

The thesis is dedicated to clarifying the mechanisms of damping of large amplitude Langmuir oscillations in a collisionless plasma. There are considered the peculiarities of electron oscillations in different geometrical systems such as a transversely bounded plasma consisting of positive and negative ions; a non-equilibrium plasma layer; boundless homogeneous and inhomogeneous plasmas. It is showed that the electrical field of Langmuir oscillations of a cold plasma contains a time-independent component leading to a movement of ions. In case of a plasma layer in the central part of it, they start to move to the centre of the layer, despite the fact that the layer, as a whole, has a positive charge. This results in intersection of electron trajectories after a while, i.e. a one-dimensional turbulence develops in the system. In a cold plasma electron trajectories cross at any amplitudes of initial perturbation. It is pointed out that there is a major difference between the turbulization of Langmuir oscillations under study and the modulation instability in a warm plasma. The formula for time of intersection is obtained. To study a possible aperiodic heating of plasma electrons in the electrical field of strong Langmuir oscillations having energy exceeding the thermal plasma energy, it is proposed a new computational method. It permits to differentiate the physical and non-physical (numerical) growth of temperature.

Key words: plasma, Langmuir oscillations, turbulization, computer simulation, time of intersection, self-focusing.

Publications List

1. Коваленко А.В., Коваленко В.П., Солошенко И.А., Таранов В.Б., Шамрай К.П. Самофокусировка квазинейтральных синтезированных пучков положительных и отрицательных ионов // Физика плазмы. - 1992. - Т. 18, №4. - С. 529-535.
2. Коваленко А.В., Коваленко В.П., Кравченко А.Ю., Чутов Ю.И. Одномерная сильная ленгмюровска турбулентность в пространственно ограниченном плазменном слое // Украинский физический журнал. - 1992 - Т. 37, № 6 - C. 851-853.
3. Коваленко А.В., Коваленко В.П., Кравченко А.Ю., Чутов Ю.И. Динамика неравновесного плазменного сгустка // Физика плазмы. - 1993. - Т. 19, №2. - С. 279-287.
4. Kovalenko A.V., Kovalenko V.P. Langmuir Oscillations in a Cold Inhomogeneous Plasma // Physical Review E. - 1996. - V.52, #3. - P. 4046 - 4050.
5. Kovalenko A.V., Kovalenko V.P. Turbulization of nonlinear Langmuir Oscillations in a cold plasma // Physics of Plasmas. - 1997 - V.4, #9. - P. 3200 - 3203
6. Kovalenko A.V., Kovalenko V.P., Soloshenko I.A. Taranov V.B. Shamrai K.P. Collapse of Ion-Ion Plasma // 20 International Conference on Phenomena in Ionised Gases. I1 Ciocco, 8th-12th July, Contrib. pap. 1, Pisa, Italy, 1991, P.232-233.
7. Чутов Ю.И., Коваленко В.П., Коваленко А.В. Расширение в вакуум заряженных плазменных сгустков // Физика низкотемпературной плазмы. Материалы VIII Всесозной конференции. часть I. Минск. - 1991. - С. 155-156.
8. Чутов Ю.И., Коваленко В.П., Кравченко А.Ю., Коваленко А.В. Динамика бесстолкновительной плазмы в неравновесных плазменных сгустках // Взаимодействие электромагнитных излучений с плазмой. Тезисы докладов 6 Всесоюзной конференции. Душанбе. - 1991. - С. 140.
9. Коваленко А.В., Коваленко В.П. Взаимодействие стоячих ленгмюровских волн и ионов в холодной плазме // Тезисы докладов XXV Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС. - 1998. C. 166.
10. Коваленко А.В., Коваленко В.П. Энергообмен между локализованным ленгмюровским возмущением и плазменными электронами // Тезисы докладов XXVI Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС. - 1999. C. 226.