Instability of beams of charged particles in a Plasma

НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ПЛАЗМЕ Ж. В. Незлин I. ВВЕДЕНИЕ Рассмотрению неустойчивости пучков заряженных частиц в плазме уже были посвящены исчерпывающие обзоры Файнберга 3 ~5 и Бриггса 6 .За время, прошедшее после написания этих обзоров, получены новые результаты -экспериментальные и теоретические -• по тем неустойчивостям, которые ранее либо не были известны, либо не подвергались систематическому экспериментальному исследованию.Отличительной! особенностью этих «новых» неустойчивостей являются определяющая роль ионов в динамике развивающихся колебаний и, как следствие этого, такие ярко выраженные эффекты, как срыв тока пучка и ускорение (нагрев) ионов плазмы до больших энергий.Указанные неустойчивости характеризуются также иными условиями возникновения и иной пространственной структурой.Они доставляют материал, интересный для приложений и удобный для экспериментальной проверки современной теории.Ниже дается обзор теоретических и экспериментальных данных по указанным неустойчивостям; он начинается с небольшого введения.Известно, что в плазме могут существовать медленные электростатические волны, фазовые скорости которых много меньше скорости света.Поэтому если в плазме распространяется пучок заряженных частиц, то сравнительно легко возникает такая ситуация, когда скорость частиц пучка превышает фазовые скорости плазменных волн.При этом происходит возбуждение этих волн частицами пучка посредством эффекта Вавилова -Черенкова или аномального эффекта Допплера.При определенных условиях это возбуждение носит когерентный характер, что означает неустойчивость пучка.Исследования пучковых неустойчивостей начали интенсивно развиваться около 20 лет назад, после основополагающих теоретических работ Ахиезера и Файнберга 1 .Бома и Гросса 2 .Можно назвать несколько причин, стимулировавших эти исследования:1. Наибольший интерес для физики плазмы представляют коллективные свойства плазмы, обусловленные движением большого количества плазменных частиц.Изучение этих свойств, вообще говоря, встречает большие трудности, поскольку плазма, как известно, обладает очень большим числом степеней свободы.В связи с этим представляет существенный интерес тот частный случай, когда плазма включает в себя достаточно интенсивную группу частиц, движущихся с определенной скоростью (пучок).В этом случае удается «навязать» частицам плазмы сравнительно узкий диапазон степеней свободы, относительно легко перестраиваемый по желанию экспериментатора.Это создает весьма благоприятные возможности для исследования широкого класса коллективных явлений в плазме.2. Оказывается, что прохождение пучка заряженных частиц"через плазму приводит, при определенных условиях, к нагреву электронов