Experiments on strong Langmuir turbulence (LT) driven by electron beam are reported. The technique of cold high-current relativistic electron beam (REB) permits to set up experimental conditions that are practically important but difficult for theoretical treatment of LT. These conditions include strong kinetic effects of plasma non-Maxwellian electrons, ion-acoustic oscillations which are weakly damped due to plasma non-isothermality and dispersion of Langmuir waves that are considerably modified by external magnetic field. A relatively dense plasma permits the use of the Thomson scattering method for observation of spectra of plasma fluctuations, electron distribution function, and local dynamics of plasma density. LT is studied in two operating modes that are characterized by moderate and increased current of REB. The experimental results with moderate REB current do not support the widely accepted picture when most of the Langmuir oscillations are trapped in density cavities. The energy flow through turbulence to plasma electrons is explained without major contribution of fully developed collapse, whereas, with increased REB current dynamic density cavities of spatial scale much less than the size of turbulent region are directly observed.
強ランゲミュア乱流(LT)が電子ビームによって駆動される実験について報告する。冷たい高電流相対論的電子ビーム(REB)の技術により、LTの理論的取り扱いが困難であるが実験的に重要な条件を設定することが可能となる。これらの条件には、プラズマの非マクスウェル電子による強い運動論的効果、プラズマの非等温性により弱く減衰するイオン音波振動、および外部磁場によって著しく変調されるランゲミュア波の分散が含まれる。比較的高密度のプラズマにより、トムソン散乱法を用いて、プラズマ密度ゆらぎのスペクトル、電子分布関数、およびプラズマ密度の局所的動態を観測することができる。LTは、REBの電流が中程度および増大した2つの動作モードで研究される。中程度のREB電流での実験結果は、ランゲミュア振動の大部分が密度空洞に捕捉されるという広く受け入れられた描像を支持しない。乱流からプラズマ電子へのエネルギー流は、完全に発達した崩壊の主要な寄与なしに説明される。一方、増大したREB電流では、乱流領域のサイズよりもはるかに小さい空間スケールを持つ動的な密度空洞が直接観測される。