THE EFFECT OF NONLINEAR LANDAU DAMPING ON ULTRARELATIVISTIC BEAM PLASMA INSTABILITIES
Notice bibliographique
Résumé
Very-high energy gamma-rays from extragalactic sources pair-produce off of the extragalactic background light, yielding an electron-positron pair beam. This pair beam is unstable to various plasma instabilities, especially the "oblique" instability, which can be the dominant cooling mechanism for the beam. However, recently, it has been claimed that nonlinear Landau damping renders it physically irrelevant by reducing the effective damping rate to a low level. Here, we show with numerical calculations that the effective damping rate is $8\times 10^{-4}$ of the growth rate of the linear instability, which is sufficient for the "oblique" instability to be the dominant cooling mechanism of these pair beams. In particular, we show that previous estimates of this rate ignored the exponential cutoff in the scattering amplitude at large wavenumber and assumed that the damping of scattered waves entirely depends on collisions, ignoring collisionless processes. We find that the total wave energy eventually grows to approximate equipartition with the beam by increasingly depositing energy into long wavelength modes. As we have not included the effect of nonlinear wave-wave interactions on these long wavelength modes, this scenario represents the "worst-case" scenario for the oblique instability. As it continues to drain energy from the beam at a faster rate than other processes, we conclude that the "oblique" instability is sufficiently strong to make it the physically dominant cooling mechanism for high-energy pair beams in the intergalactic medium.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».