Nonlinear convective heat transport in multiple magnetized electron temperature filaments

Results are presented from a basic electron heat transport experiment consisting of multiple magnetized electron temperature filaments in close proximity. This arrangement samples cross-field transport from nonlinear drift-Alfven waves and is used to study elements of chaotic heat flow. Experiments are performed in the Large Plasma Device (LAPD) at the University of California. A biased LaB₆ cathode injects low energy electrons (below ionization energy) along a strong magnetic field into a pre-existing large and cold plasma forming an electron temperature filament embedded in a colder plasma, and far from the machine walls. A carbon masking plate with several holes is used to create 3 electron temperature filaments. Drift-Alfven and thermal waves from a single filament have been characterized and compared to previous studies with a different electron beam source. The 3-filament case exhibits a complex wave pattern and enhanced cross-field transport.Представлены результаты изучения переноса тепла между несколькими замагниченными нитями с электронной температурой, находящимися в непосредственной близости. Такое расположение позволяет изучать перенос тепла поперек поля из-за нелинейных дрейфово-альфвеновских волн и используется для изучения составных частей хаотического теплового потока. Эксперименты проводятся на LAPD (Large Plasma Device) в Университете Калифорнии. Смещённый LaB₆-катод инжектирует низкоэнергетичные электроны (ниже энергии ионизации) вдоль сильного магнитного поля в предварительно созданную холодную плазму больших размеров и создаёт вкраплённые нити электронной температуры вдали от стенок камеры установки. Углеродная накладка с несколькими отверстиями используется для создания трёх нитей с электронными температурами. Изучены дрейфово-альфвеновские и тепловые волны от одной нити и проведено сравнение с предыдущими результатами, полученными в другом источнике электронов. Случай с тремя нитями демонстрирует сложную волновую картину и повышенный перенос поперёк поля.Представлено результати вивчення перенесення тепла між декількома замагніченими нитками з електронною температурою, які знаходяться в безпосередній близькості. Таке розташування дозволяє вивчати перенесення тепла поперек поля через нелінійні дрейфово-альфвенівські хвилі та використовується для вивчення складових частин хаотичного теплового потоку. Експерименти проводяться на LAPD (Large Plasma Device) в Університеті Каліфорнії. Зміщений LaB₆-катод інжектує низькоенергетичні електрони (нижче енергії іонізації) уздовж сильного магнітного поля в попередньо створену холодну плазму великих розмірів і створює украплені нитки електронної температури далеко від стінок камери установки. Вуглецева накладка з декількома отворами використовується для створення трьох ниток з електронними температурами. Вивчено дрейфово-альфвенівські та теплові хвилі від однієї нитки та проведене порівняння з попередніми результатами, що отримані в іншому джерелі електронів. Випадок з трьома нитками демонструє складну хвильову картину і підвищений перенос поперек поля

The Plasma Environment of Comets

Peer Reviewedhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/138863/1/rog199129s2976.pd

Pair Plasma Instability in Homogeneous Magnetic Guide Fields

Pair plasmas, collections of both matter and antimatter particles of equal mass, represent a paradigm for the study of basic plasma science, and many open questions exist regarding these unique systems. They are found in many astrophysical settings, such as gamma-ray bursts, and have recently also been produced in carefully designed laboratory experiments. A central research topic in plasma physics is instability; however, unlike their more common ion–electron siblings, pair plasmas are generally thought to be stable to cross field pressure gradients in homogeneous magnetic fields. It is shown here by means of kinetic full-f simulations that, when a pressure gradient is first established, the Gradient-driven Drift Coupling mode is destabilized and becomes turbulent. Force balance is eventually achieved by a combination of flattened pressure profiles due to turbulent transport and establishment of a magnetic field gradient, saturating the growth. During the unstable phase, key physics can be captured by a δf gyrokinetic description, where it is shown analytically and numerically that parallel particle motion results in a coupling of all electromagnetic field components. A fluid model derived therefrom accurately predicts linear eigenmodes and is used to resolve global profile effects. For laser-based electron–positron plasma experiments, prompt instability is predicted with growth times much shorter than plasma lifetimes. Similarly, growth rates are calculated for the planned APEX experiment as well as gamma-ray burst scenarios, suggesting that the instability may contribute to the early evolution of these systems