Aceleração de elétrons devido à turbulência de Langmuir via simulação por partículas
Resumo
A presença de partículas supertérmicas vem sendo continuamente detectada em diferentes regiões do espaço interplanetário desde o início da exploração espacial nos anos 60. Medidas in situ, realizadas por instrumentos a bordo das sondas e satélites espaciais, mostram que a função de distribuição de velocidades destas partículas apresentam uma cauda mais energética que difere das funções de distribuição Maxwellianas, sendo melhor descritas pelas funções de distribuição do tipo capa. Estas funções descrevem bem os dados observacionais, porém, os mecanismos físicos responsáveis pela energização destas partículas ainda é um tema em discussão na literatura. Neste trabalho estudamos os processos físicos relacionados à aceleração de elétrons supertérmicos devido as instabilidades ocasionadas na interação de um sistema feixe-plasma, utilizando o método de simulação por partículas PIC (paticle-in-cell). Simulamos a interação de um sistema feixe-plasma para feixes com 1% e 4% da densidade do plasma ambiente. Para ambos os casos observamos a formação das caudas supertérmicas na função de distribuição de velocidades ao final do processo de interação. Comparando os resultados das simulações com a descrição teórica para esse tipo de sistema, verificamos que o surgimento das partículas supertérmicas ocorre após o sistema atingir a fase turbulenta (interação onda partícula não-linear). Analisando separadamente a evolução espaço-temporal da função de distribuição de velocidades do feixe e do plasma ambiente, identificamos que a população de partículas que compõe a cauda supertérmica na função distribuição de velocidades é basicamente composta pelas velocidades das partículas que representam o feixe. Ainda, nossos resultados mostram que a função de distribuição de velocidades assume uma forma que é melhor ajustada por uma função de distribuição do tipo capa.