16.3. ЗАГРУЗКА ХОЛОДНОЙ ПЛАЗМЫ ИЛИ ХОЛОДНОГО ПУЧКА

Начнем с холодных систем — они достаточно просты, но и здесь есть некоторые тонкости. Предположим, что используется линейное взвешивание.

Построить холодную однородную плазму можно несколькими способами. Наиболее очевидный и простой — распределить электроны однородно, по нескольку электронов в ячейке, а ионы представить в виде стационарного однородного фона. (Обсуждение нежелательных пиков плотности — эффект Кайзера Вильгельма — см. в § 5.4.) При использовании линейного (или более высокого порядка) взвешивания любое маленькое искажение расположения (или скорости) частиц приводит к возбуждению плазменных колебаний, а для взвешивания нулевого порядка (NGP) не возникает никаких полей до тех пор, пока искажение не станет большим и электрон не пересечет границу между ячейками. Следующий шаг заключается в учете ионов как частиц, что подразумевает задание

Холодный иучок, все частицы которого имеют одинаковую дрейфовую скорость (и, как правило, движущийся через неподвижный нейтрализующий фон), в периодической модели оказывается численно неустойчивым, т. е., как показано в § 8.12, из-за эффектов наложения холодный пучок нефизически разогревается до тех пор, пока отношение не достигнет примерно 0,05 (при ), а затем система становится устойчивой, но шумящей. Следовательно, можно позволить неустойчивостям нарасти и постепенно стабилизироваться, а можно начать с небольшого разброса по скоростям но и уровень шума при этом будет намного меньше.