Dinâmica não linear de pulsos eletromagnéticos em um plasma relativístico frio

Abstract

Neste trabalho investigamos a propagação auto-consistente de pulsos eletromagnéticos em um plasma relativístico frio de dois fluidos (iônico-eletrônico). A aplicação do formalismo Hamiltoniano em um modelo cujas soluções foram previamente estudadas na literatura de forma numérica e analítica nos permite interpretar o problema sob a perspectiva da dinâmica não linear de uma quase-partícula em um potencial efetivo, fornecendo informações relevantes sobre questões de interesse. São analisadas a existência e a estabilidade de soluções com pequenas amplitudes propagando-se em alta e em baixa velocidade, com ênfase no mecanismo de destruição dessas soluções que resulta na perda do movimento adiabático. Pulsos com grandes amplitudes propagando-se em baixa velocidade também são estudados com a finalidade de se conhecer mais detalhes sobre o espectro dessas soluções. As simulações mostram que esses pulsos não são soluções isoladas como descrito na literatura, e sim periódicas.

In this work we investigate the self-consistent propagation of nonlinear electromagnetic pulses in a cold relativistic two-fluids plasma model. Application of Hamiltonian formalism in a model whose solutions had been studied in the literature both numerically and analytically allows us to interpret the system from the perspective of nonlinear dynamics as a quasi-particle in an effective potential, addressing issues of current interest. Existence and stability of small amplitude solutions propagating at both high and low speeds are analyzed focusing on how these solutions are destroyed and adiabatic motion is broken. Larger amplitude pulses propagating at low speeds are also investigated in order to have a better understanding of these solutions spectra. Simulations show that pulses with larger amplitudes are not isolated as described in the literature, but rather periodic solutions.