Auswirkung des endlichen Ionengyroradius auf die Feuer-Schlauch-Instabilität in einem hoch-beta Plasma

In diesem Papier wird eine generalisierte kinetische Dispersionsgleichung abgeleitet, die verschiedene hydromagnetische Wellen und Instabilitäten unterstützt. Die allgemeine Dispersionsgleichung wird unter der üblichen Annahme von hydromagnetischen Perturbationen abgeleitet, d.h. ‖ω‖2≪Ωi2, und (kzνA/Ωi)2≪β∥i, wobei Ωi und νA die Ionengyrofrequenz bzw. die Alfvén-Geschwindigkeit sind, und β∥i das parallele Ion-Beta darstellt, jedoch für willkürliche Werte der Größe λi=(k⊥ρ⊥i)2/2=(k⊥νA/Ωi)2 β⊥i/2, die im dielektrischen Tensor erscheint. Hier bezieht sich ρ⊥i auf den durchschnittlichen Ionengyroradius, und β⊥i ist das senkrechte Ion-Beta. Ansonsten ist die Dispersionsgleichung ziemlich allgemein ohne zusätzliche Näherung, wie das Ignorieren bestimmter off-diagonaler Elemente des dielektrischen Tensors (was normalerweise in der Literatur getan wird). In der anschließenden numerischen Analyse wird besonderes Augenmerk auf die Feuer-Schlauch-Instabilität in einem hoch-beta Plasma gelegt. Die numerischen Ergebnisse zeigen, dass die konventionelle Behandlung der Feuer-Schlauch-Instabilität (d.h. die Annahme des Null-Ionengyroradius zu Beginn) nicht angemessen ist und dass der Effekt eines endlichen Ionengyroradius zu einer signifikanten Verbesserung der Wachstumsrate über einen großen Bereich von Wellenzahlen führt.