وابستگی آهنگ رشد ناپایداری مدولاسیونی به عدد موج، دامنه موج سالیتاری و دمای تعادلی پلاسمای الکترون- پوزیترون نسبیتی

حیدری, ابراهیم; ونایی, حمیدرضا

doi:10.22055/jrmbs.2020.15332

وابستگی آهنگ رشد ناپایداری مدولاسیونی به عدد موج، دامنه موج سالیتاری و دمای تعادلی پلاسمای الکترون- پوزیترون نسبیتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

گروه علوم پایه، واحد بوشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، بوشهر، ایران

10.22055/jrmbs.2020.15332

چکیده

در این تحقیق، ناپایداری مدولاسیونی امواج سالیتاری ناشی از اندرکنش لیزر پرشدت با یک پلاسمای الکترون- پوزیترون نسبیتی مورد بررسی قرار گرفته است. فاکتور نسبیتی و چگالی ذرات پلاسما به صورت تابعی از پتانسیل های نرده ای و برداری، دمای پلاسما، سرعت سیال پلاسما و سرعت سولیتون و به روش تحلیلی به دست آمده و با بهره گیری از آن معادله حاکم بر مولفه عمودی موج الکترومغناطیسی استخراج شده است. رابطه پاشندگی مربوط به سیستم مورد بررسی به دست آمده و با بهره گیری از کارهای عددی به بررسی تغییرات نرخ رشد ناپایداری مدولاسیونی پرداخته ایم. نشان داده ایم که ناپایداری مدولاسیونی به عدد موج و دامنه موج سالیتاری و دمای تعادلی پلاسما وابسته است. همچنین خواهیم دید که بسته به سرعت نسبی سیال پلاسما و موج سالیتاری، ناپایداری مدولاسیونی رفتارهای متضادی از خود نشان می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Dependence of modulational instability growth rate on the wave number, amplitude of the solitary wave and the non-perturbed temperature of relativistic electron-positron plasma

نویسندگان [English]

Ebrahim Heidari
Hamid Reza Vanaie

Department of Sciences, Bushehr Branch, Islamic Azad University, Bushehr, Iran

چکیده [English]

In this study, the modulational instability growth rate of solitary waves due to the interaction of high-intensity laser with relativistic electron-positron plasma is investigated. The relativistic factor and the density of plasma particles are derived analytically as a function of the scalar and vector potentials, plasma temperature, plasma fluid velocity and soliton velocity, and using it the governing equation of vertical component of electromagnetic wave is derived. The dispersion relation of the system is obtained and the variations of the modulational instability growth rate is investigated numerically. It is shown that the modulational instability depends on the wave number and the amplitude of the solitary wave and the unperturbed plasma temperature. Moreover, it is seen that depending on the relative velocity of the plasma fluid and the solitary wave, modulational instability shows opposing behaviors.

کلیدواژه‌ها [English]

Modulational instability
Instability growth
Relativistic plasma
Electron-positron plasma

مراجع

[1] T. Tatsuno, V.I. Berezhiani, S.M. Mahajan, Vortex Solitons: Mass, energy, and angular momentum bunching in relativistic electron-positron plasmas, Physical Review E 63 (2001) 1-7.

https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.63.046403

[2] M. Lontano, S. Bulanov, J. Koga, One-dimensional electromagnetic solitons in a hot electron-positron plasma, Physics of Plasmas 8 (2001) 5113-5120.

https://doi.org/10.1063/1.1416878

[3] N.C. Lee, Electromagnetic solitons in fully relativistic electron-positron plasmas with finite temperature, Physics of Plasmas 18 (2011) 062310, 1-5.

https://doi.org/10.1063/1.3603309.

[4] E. Heidari, M. Aslaninejad, H. Eshraghi, L. Rajaee, Standing electromagnetic solitons in hot ultra-relativistic electron-positron plasmas. Physics of Plasmas 21 (2014) 032305, PP: 1-7. http://dx.doi.org/10.1063/1.4868729

[5] J. Borhanian, Modulational instability of nonlinear electromagnetic waves in plasma Bragg grating, Journal of Research on Many-body Systems 9 (2019) 7-19. DOI: http://jrmbs.scu.ac.ir/article_14582_en.html

[6] M.A. Ruderman, P.G. Sutherland, Theory of pulsars: polar gaps, sparks, and coherent microwave radiation. Astrophysical Journal 196 (1975) 51-72.

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1975ApJ...196...51R/abstract

[7] C.W. Misner, K.S. Thorn, J.A. Weeler, Gravitation, W.H. Freeman and Company, Can Francisco, (1973).

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/asna.19752960110

[8] T. Piran, Gamma-ray bursts and the fireball model, Physics Reports 314 (1999) 575-667.

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1999PhR...314..575P/abstract

[9] P.K. Shukla, M. Marklund, B. Eliasson, Nonlinear dynamics of intense laser pulses in a pair plasma, Physics Letters A 324 (2004) 193-197.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0375960104003093

[10] E.P. Liang, S.C. Wilks, M. Tabak, Pair Production by Ultraintense Lasers, Physical Review Letters 81 (1998) 4887-4890.

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.81.4887

[11] C. Gahn, G.D. Tsakiris, G. Pretzler, K. J. Witte, Generating positrons with femtosecond-laser pulses , Applied Physics Letters 77 (2000) 2662-2664.

https://portal.research.lu.se/portal/en/publications/generating-positrons-with-femtosecondlaser-pulses(271d6c98-3bde-4429-91fd-23f4f7cdc4a7)/export.html

[12] E. Heidari, L. Rajaee, M. Aslaaninejad, Role of plasma velocity on symmetric and antisymmetric solutions of moving solitons for electron–positron plasma, Plasma Physics and Controlled Fusion 61 (2019) 1-13.

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019PPCF...61f5020H/abstract