The Weibel instability is investigated with PIC simulations of an initially unmagnetized and spatially uniform electron plasma. This instability, which is driven by the thermally anisotropic electron distribution, generates electromagnetic waves with wave vectors perpendicular to the direction of the higher temperature. Two simulations are performed: a 2D simulation, with a simulation plane that includes the direction of higher temperature, demonstrates that the wave spectrum is initially confined to one dimension. The electric field components in the simulation plane generated by the instability equalize at the end of the simulation through a secondary instability. A 1D PIC simulation with a high resolution, where the simulation box is aligned with the wave vectors of the growing waves, reveals details of the electron phase space distribution and permits a comparison of the magnetic and electric fields when the instability saturates. It is shown that the electrostatic field is driven by the magnetic pressure gradient and that it and the magnetic field redistribute the electrons in space.
抄録 ウィーベル不安定性を、当初は磁場がなく空間的に一様な電子プラズマのPICシミュレーションによって調査する。この不安定性は、熱的に異方性を持つ電子分布によって駆動され、より高い温度の方向に垂直な波数ベクトルを持つ電磁波を生成する。2つのシミュレーションを実行する。より高い温度の方向を含むシミュレーション平面を持つ2次元シミュレーションは、波のスペクトルが当初は1次元に限定されることを示す。シミュレーション平面内の電場成分は、シミュレーションの終了時には、二次不安定性を通じて均等化される。成長する波の波数ベクトルに合わせてシミュレーションボックスを調整した高分解能の1次元PICシミュレーションは、不安定性が飽和した際の電子の位相空間分布の詳細を明らかにし、磁場と電場の比較を可能にする。静電場は磁気圧勾配によって駆動され、その電場と磁場が空間内で電子を再分布させることが示される。