A systematic laboratory study of controlled density and temperature filaments having transverse scale length comparable to the electron skin-depth has been performed in the large plasma device (LAPD) at UCLA. It is found that large amplitude shear Alfvén waves develop spontaneously and are localized within the filaments. As the plasma conditions change (e.g., lowering the plasma beta parameter or increasing the heating power) the highly coherent eigenmodes develop into broad band Alfvénic turbulence. A kinetic description that includes the effect of coulomb collisions has been developed to understand the linear properties of the modes. Excellent agreement with the measured eigenfunctions is found for the density filaments in the higher beta regime in which the modes remain strongly coherent. The similarity between the broad band fluctuation spectra generated in a variety of plasma configurations suggest the possibility of a universal process involving filamentary structures and spontaneously generated Alfvénic turbulence.
制御された密度および温度フィラメント（横方向スケール長が電子スキン深さに匹敵する）の系統的研究が、UCLAの大型プラズマ装置（LAPD）において実施された。大振幅シア・アルフヴェン波が自発的に発生し、フィラメント内部に局在することが見出された。プラズマ条件が変化する（例えば、プラズマベータパラメータを低下させる、または加熱電力を増加させる）につれて、高度にコヒーレントな固有モードは広帯域アルフヴェン乱流へと発展する。モードの線形特性を理解するために、クーロン衝突の効果を含む運動論的記述が開発された。モードが強くコヒーレントなままである高ベータ領域における密度フィラメントについて、測定された固有関数との優れた一致が見出された。様々なプラズマ配位で生成された広帯域変動スペクトル間の類似性は、フィラメント構造と自発的に生成されたアルフヴェン乱流を含む普遍的過程の可能性を示唆している。