Efeito da anisotropia do feixe na interação feixe-plasma bidimensional na teoria da turbulência fraca

Abstract

Este trabalho busca investigar o efeito da anisotropia de temperatura de um feixe de plasma que interage com um plasma de fundo, tanto na evolução da função de distribuição de velocidades, quanto nos espectros das ondas, no contexto da teoria de turbulência fraca. Para isso, primeiro será mostrado como se descreve um plasma de forma exata, e como a descrição estatística do plasma nos faz chegar na equação de Vlasov, equação utilizada para descrever plasmas não colisionais. Depois, serão mostradas as teorias linear, quase-linear e da turbulência fraca, e como essas trazem mais informação aos sistemas físicos. Por fim, serão mostrados os resultados obtidos com diferentes valores de temperatura perpendicular e paralela do feixe, e será discutido o efeito que essa variação de temperatura causa na evolução temporal da função distribuição e do espectro das ondas de Langmuir. Por fim, será mostrado que a intensidade máxima do espectro das ondas de Langmuir depende da temperatura paralela do feixe, Tb∥, seguindo uma lei de potência. No futuro, o objetivo da pesquisa é aprimorar o código numérico e usar o modelo anisotrópico para analisar anisotropias medidas no vento solar.

This work aims to investigate the effect of temperature anisotropy of a plasma beam when interacting with a background plasma, both in the evolution of the velocity distribution function, and on the wave spectra, in the context of the weak turbulence theory. To do that, firstly it will be presented how to describe a plasma exactly, and how to get to the Vlasov equation, the equation used to describe non-collisional plasmas. Then, the linear, quasi-linear and weak turbulence theories will be presented, and how these different theories shine new light on physical systems. Finally, the results obtained with different parallel and perpendicular temperatures of the beam, and how this temperature variation changes the time evolution of the distribution function and the Langmuir wave spectra. At the end, it will be presented how the maximum intensity of the Langmuir wave spectra depends on the beam parallel temperature, Tb∥, as a power law. In the future, the main goal of this research is to improve the code e use the anisotropic model to analyze solar wind anisotropies.