Kinetic simulations of electrostatic plasma waves using Cubic-Interpolated-Propagation scheme

CIP法を用いた静電的プラズマ波の運動論的シミュレーション

Lesur, M.*; 井戸村 泰宏   ; 徳田 伸二

Lesur, M.*; Idomura, Yasuhiro; Tokuda, Shinji

電子プラズマにおける小振幅波動の運動論的特性をVlasov-Poisson方程式系に基づく解析計算及び数値計算によって調べた。Maxwellianプラズマにおけるプラズマ波の分散関係をLaplace-Fourier変換によって解析し、プラズマ波がLandau減衰によって減衰することを示した。Vlasov-Poisson方程式系を位相空間において解き進めるシミュレーションコードをCIP法を用いて開発しLandau減衰の数値計算に成功した。これらの解析的及び数値的手法を適用してビーム成分を伴う電子プラズマの安定性を議論した。

Kinetic properties of small amplitude waves in an electron plasma are studied using analytic and numerical calculations based on the Vlasov-Poisson system. The dispersion relation of plasma waves in a Maxwellian plasma is solved using Laplace-Fourier transform, and it is shown that waves decay in time by Landau damping. A simulation code for solving the Vlasov-Poisson system in phase space is developed using the Cubic-Interpolated-Propagation (CIP) scheme, and Landau damping is successfully calculated numerically. Finally, the stability of an electron plasma with a beam component is discussed by applying these analytic and numerical approaches.