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2-61 相对论无碰撞低密度等离子体中的低频自生磁场

朱少平贺贤土

　　在激光等离子体相互作用实验及数值模拟中，人们都观察到高强度的低频自生磁场。这种低频自生磁场对激光传播和电子热传导等过程有着重要的影响。它的产生机制虽有大量论文涉及，但还未被人们完全理解。考虑相对论的Vlasov-Maxwell方程组

　　假定系统有两种时间尺度，一是由激光频率表征的快时间尺度，一是由离子声频率表征的慢时间尺度。将粒子分布函数，电场及磁场拆分为快慢两部分，，这里背景粒子分布，在下面的讨论中假定其为各向同性，且。保留最低阶非线性效应，经过冗长的计算，可得低频磁场

其中

　　由低频自生磁场方程可见低频磁场来源于：低频螺旋电流，快时标电磁波与快时标电子密度扰动的差频相互作用，快时标电场与磁场的差频相互作用。忽略离子贡献，当

可得

这里I为激光强度，W/cm²; l₀为激光波长，mm;n₀是电子数密度。

　　取I=10¹⁸W/cm²，T_e=20keV, l₀=1.06mm及<sinq>=0.5，则临界面处低频自生磁场|B(x,t)|»17MGs，1/4临界面处的低频自生磁场|B(x,t)|»4.3MGs。若l₀=0.35mm, 则临界面处低频自生磁场|B(x,t)|»5.7MGs，1/4临界面处的低频自生磁场|B(x,t)|»1.4MGs。取I= 10¹⁸ W/cm²，l₀=1.06mm，及< sinq>=0.5，当背景等离子体温度由1keV升至500keV时，临界面处低频自生磁场|B(x, t)|由20MGs降至2MGs。这些结果与数值模拟结果基本一致。