Excitation of the wake wave field in plasma by the long cylindrical charged bunch

Abstract

Results of analytic study and computer simulation of the wake waves excitation by cylindrical charged bunches are presented. Analytic solution was obtained for cold plasma in the given current approximation. Simulation was carried out for proton and electron bunches in electron-proton plasma using PIC method. For the proton bunch analytic results and simulation data are similar. The case of electron bunch differs strongly due to the formation of the microbunches' sequence and further resonant excitation of the wake wave field.

Представлены результаты аналитического расчета и компьютерного моделирования возбуждения кильватерных волн цилиндрическим электронным сгустком в однородной плазме. Аналитическое решение получено для холодной плазмы в приближении заданного тока. Моделирование выполнено для протонного и электронного сгустков в электронно-протонной плазме методом крупных частиц в ячейках. Для протонного сгустка результаты аналитического расчета и моделирования близки. Случай электронного сгустка сильно отличается вследствие формирования последовательности микроcгустков и последующего резонансного возбуждения кильватерной волны.

Подані результати аналітичного розрахунку і комп’ютерного моделювання збудження кільватерних хвиль циліндричним електронним згустком в однорідній плазмі. Аналітичний розв’язок отримано для холодної плазми в наближенні заданого струму. Моделювання виконане для протонного та електронного згустків в електронно-протонній плазмі методом макрочастинок у комірках. Для протонного згустку результати аналітичного розрахунку та моделювання подібні. Випадок електронного згустку сильно відрізняється через формування послідовності мікрозгустків та подальше резонансне збудження кільватерної хвилі.