Teoria de turbulência fraca aplicada ao sistema plasma-feixe

Abstract

Este trabalho investiga a dinâmica temporal de um sistema plasma-feixe com a aplicação de dois feixes de elétrons rápidos e de baixa densidade. Inicialmente foi feita uma breve abordagem sobre a Teoria Linear de Vlasov, a Teoria quase linear de Vlasov e a Teoria de Turbulência Fraca no formalismo de Klimontovich. A teoria foi desenvolvida no âmbito da aproximação eletrostática em um plasma Maxwelliano. Foram deduzidas as equações cinéticas da função de distribuição de probabilidades com os coe cientes de arrasto e de difusão quase linear. Para a evolução temporal das intensidades espectrais das ondas de Langmuir e íon-acústicas foram considerados os processos de emissão induzida e espontânea e o decaimento de três ondas. As equações da Teoria de Turbulência Fraca foram resolvidas numericamente através da implementação de um código que utiliza o método de Runge-Kutta de quarta ordem. As soluções obtidas mostraram a formação de um platô quase linear na distribuição dos elétrons, a excitação das ondas de Langmuir devido a interação linear com os elétrons assim como a excitação de ondas de Langmuir retroespalhadas devido interações não lineares.

This work investigates the temporal dynamics of a plasma-beam system with the application of two low-density, fast electron beams. Initially, a brief overview of the Linear Vlasov Theory, the quase linear Vlasov Theory, and the Weak Turbulence Theory within the Klimontovich formalism was provided. The theory was developed within the electrostatic approximation for a Maxwellian plasma. The kinetic equations for the probability distribution function were derived, including quase linear drag and di usion coe cients. For the temporal evolution of the spectral intensities of Langmuir and ion-sound waves, the processes of induced and spontaneous emission, as well as three-wave decay, were considered. The equations of Weak Turbulence Theory were solved numerically through the implementation of a code using the fourth-order Runge-Kutta method. The obtained solutions showed the formation of a quase linear plateau in the electron distribution, the excitation of Langmuir waves due to linear interaction with electrons, as well as the excitation of backscattered Langmuir waves resulting from nonlinear phenomena.