Estabilidad de una distribución core-beam de protones con un espectro de ondas electromagnéticas en un plasma magnetizado

Abstract

En esta tesis se presentan los resultados de un estudio sistemático de simulaciones híbridas en 1D, considerando un plasma compuesto de un fluido de electrones sin masa, una distribución Maxwelliana de protones y una onda de Alfvén madre de amplitud finita. El estado final de estas simulaciones se caracteriza por una distribución core-beam de protones en presencia de un espectro de ondas electromagnéticas, lo cual resulta del proceso de decaimiento paramétrico que atraviesa la onda madre. De este modo, se estudia el proceso de relajación de la inestabilidad paramétrica decay en el sistema, y se caracteriza con detalle el estado final de las simulaciones y su estabilidad, comparando con márgenes de inestabilidad paramétricos obtenidos de la teoría lineal del modelo magnetohidrodinámico. Los resultados obtenidos dan cuenta de la influencia de la amplitud inicial de la onda de Alfvén y del parámetro beta de los protones, sobre la evolución y estado final del sistema en estudio. Además, se sugiere que la presencia del espectro de ondas resultante aporta a mantener la distribución core-beam de protones en equilibrio.

In this thesis we present the results of a systematic study of 1D hybrid simulations, considering a plasma composed of a massless electron fluid, a Maxwellian distribution of protons and a finite amplitude Alfvén pump wave. The final state of these simulations is characterized by a core-beam distribution of protons in the presence of an electromagnetic wave spectrum, which results from the parametric decay process the pump wave goes through. Thus, the relaxation process of the parametric instability decay in the system is studied, and the final state of the simulations and its stability are characterized in detail, comparing with parametric instability thresholds obtained from the linear theory of the Magnetohydrodynamic model. The results obtained show the influence of the initial amplitude of the Alfvén wave and the beta parameter of the protons on the evolution and final state of the system under study. In addition, it is suggested that the presence of the resulting wave spectrum contributes to maintain the proton core-beam distribution in equilibrium.