Simulações PIC de plasmas com funções de distribuição de velocidades do tipo Kappa
Date
2018-02-19Metadata
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Observações in situ do plasma do meio interplanetário indicam a presença de partículas que apresentam funções de distribuição de velocidades com caudas não térmicas e frequentes anisotropias, que não são descritas corretamente por funções de distribuição Maxwelliana ou bi-Maxwelliana. Tais fatores não térmicos são usualmente descritos por distribuições que apresentam uma lei de potência em suas caudas, representadas pela família de funções de distribuição de velocidade do tipo Kappa. Em geral, as funções de distribuição Kappa são utilizadas de forma empírica para a realização de ajustes de dados observacionais. Basicamente, grande parte da teoria de propagação de ondas em plasmas foi desenvolvida utilizando funções de distribuição de velocidades Maxwelliana, a descrição do plasma por uma função de distribuição diferente pode modificar os modos normais de propagação no plasma. Neste trabalho, utilizamos um método de simulação que utiliza a técnica de partícula na célula - PIC, relativístico para investigar os modos normais de propagação em plasmas cujas populações de elétrons são descritas por funções Kappa isotrópicas e anisotrópicas. Modificamos o código para incluir como função de distribuição de velocidades inicial as funções Kappa, tal como os efeitos relativísticos. Realizamos simulações para plasmas não magnetizados, em que as velocidades das partículas seguem as formas de funções Kappa isotrópicas e anisotrópicas amplamente utilizadas em plasmas espaciais para estudos de instabilidades. Os resultados obtidos através das simulações coincidem com a previsão teórica, sendo que ao adotar valores pequenos para o índice espectral ᴋ a emissão do modo de Langmuir obtido via simulações PIC ocorre para pequenos números de onda, à medida que o índice ᴋ aumenta a emissão passa a ocorrer para números de onda maiores.