Регулярна і хаотична динаміка хвиль та частинок у плазмово-пучкових системах - Автореферат

Харківський національний університет ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукСтохастична нестійкість руху заряджених частинок при взаємодії типу хвиля - частинка і хвиль при взаємодії типу хвиля - хвиля може бути використана для швидкого нагрівання плазми в установках керованого термоядерного синтезу (КТС) і в низькотемпературних газорозрядних приладах, для стохастичного прискорення заряджених частинок, а також для генерування шумових електромагнітних коливань. Основна мета роботи полягає у теоретичному описі регулярної і хаотичної динаміки хвиль і частинок у плазмових і пучкових системах, а також у подальшій розробці фізичних основ пучково - плазмових джерел стохастичних електромагнітних коливань і методів нагрівання плазми регулярними електромагнітними хвилями внаслідок розвитку ДХ. Поставлена у дисертації задача полягає у теоретичному і компютерному дослідженні регулярної і хаотичної динаміки хвиль при їх слабонелінійній взаємодії у плазмі; у плазмі, яку розміщено у сильному магнітному полі; у замагніченому, нерелятивістському, скомпенсованому за зарядом струмені електронів; у замагніченому плазмовому хвилеводі; знайти умови і області параметрів, де можливе “необмежене” стохастичне прискорення заряджених частинок електромагнітною хвилею у зовнішньому магнітному полі внаслідок перекриття нелінійних циклотронних резонансів; чисельно дослідити динаміку ансамблю частинок в області параметрів, де можливе їх “необмежене” стохастичне прискорення; Його власним внеском, крім компютерних досліджень, у роботу [1] є аналітичне обгрунтування критерію розвитку локальної нестійкості при слабонелінійній взаємодії хвиль і одержання нелінійних рівнянь, які описують розпадні процеси в досліджуваних системах, у роботу [2] - топологічний аналіз наближеного інтегралу руху і резонансних умов при взаємодії зарядженої частинки у вакуумі з полем електромагнітної хвилі в зовнішньому магнітному полі, умови “необмеженого” стохастичного прискорення заряджених частинок внаслідок перекриття нелінійних циклотронних резонансів і дослідження розвитку стохастичної нестійкості руху заряджених частинок при наближені до авторезонансу, у роботи [3, 13] - аналіз умов розвитку стохастичної нестійкості руху заряджених частинок пучка внаслідок перекриття параметричних резонансів, у роботи [4, 18] - знаходження умов керування функцією розподілу заряджених частинок за енергіями і дослідження нагрівання частинок полем електромагнітної хвилі, яка розповсюджується під прямим кутом до зовнішнього магнітного поля, у роботу [5] - дослідження необмеженого стохастичного прискорення частинок від нерелятивістських початкових енергій, у роботу [6] - одержання нелінійних рівнянь і знаходження області параметрів, де розпад є стохастично нестійким, у роботи [7, 8, 10 - 12] - результати, одержані в наближені заданого поля, у роботу [9] - топологічний аналіз інтегралу руху і резонансних умов, умови “необмеженого” стохастичного прискорення і дослідження розвитку локальної нестійкості при наближені до авторезонансу, у роботи [14 - 17] - одержання нелінійних рівнянь, які описують розпадні процеси в досліджуваних плазмових і пучкових системах, аналіз умов виникнення ДХ при взаємодії типу хвиля - хвиля у досліджуваних системах.У першому розділі “Огляд літератури та структура дисертації” зроблено короткий огляд сучасного стану досліджень з регулярної і стохастичної динаміки частинок і хвиль при взаємодіях типу хвиля - частинка і хвиля - хвиля. При резонансній взаємодії типу хвиля - хвиля може мати місце нестійкість, лінійний інкремент якої відіграє роль ширини нелінійного резонансу при взаємодії типу хвиля - хвиля. Критерій (1), як і критерії стохастичної нестійкості при взаємодії типу хвиля - частинка, дозволяє визначити область параметрів, де динаміка системи нерегулярна. Для перевірки (1) досліджено розпад високочастотної (ВЧ) електромагнітної хвилі з амплітудою , хвильовим вектором і частотою на ВЧ електромагнітну (, , ) і низькочастотну (НЧ) плазмову хвилі (, , ), часова динаміка якого у безрозмірних змінних описується системою рівнянь: , , , (2) де = -, . У третьому розділі “Хаотична динаміка руху заряджених частинок у зовнішньому магнітному полі і у полі плоскої електромагнітної хвилі довільної поляризації” досліджено нерегулярний рух заряджених частинок у зовнішньому магнітному полі і у полі електромагнітної хвилі амплітуди , яка розповсюджується під кутом до : ,(7) де - вектор поляризації, = , , - хвильовий вектор, - частота, - швидкість світла, - показник заломлення.При резонансній взаємодії типу хвиля - хвиля може мати місце нестійкість, лінійний інкремент якої відіграє роль ширини нелінійного резонансу при взаємодії типу хвиля - хвиля. Досліджено процеси розпаду ВЧ електромагнітної хвилі у плазмі; у замагніченій плазмі; у замагніченому, скомпенсованому за зарядом, нерелятивістському електронному струмені; у замагніченому плазмовому хвилеводі на ВЧ електромагнітну і НЧ плазмову (пучкову) хвилі.

Основний зміст роботи