Twisted ion-acoustic waves with finite orbital angular momentum (OAM) states are numerically investigated in a plasma containing electrons, positrons and dynamical ions. For this purpose, the well-known Vlasov–Poisson equations are solved together under the paraxial approximation. The perturbed quantities are assumed to follow the Laguerre–Gaussian type solutions and a generalized plasma response function for finite OAM states is derived. The generalized response function is numerically analyzed to investigate dispersion characteristics of the twisted ion-acoustic waves. Consequently, a computer code is developed which is based on the very famous numerical technique known as the Newton–Raphson method. The dependence of the (real) wave oscillation frequency and damping rate involving the twisted ion-acoustic waves is highlighted with different plasma parameters. It is found that the dynamics of ion-acoustic waves are strongly influenced by the twist parameter owing to OAM states. The results obtained in the present study are useful in the understanding of the particle transport and trapping phenomena.
ねじれたイオン音響波の有限軌道角運動量（OAM）状態を、電子、陽電子、および動的イオンを含むプラズマ中で数値的に調査した。この目的のため、よく知られたVlasov-Poisson方程式をパラキシアル近似の下で解いた。摂動量はLaguerre-Gaussian型の解に従うと仮定し、有限OAM状態に対する一般化されたプラズマ応答関数を導出した。この一般化された応答関数を数値解析し、ねじれたイオン音響波の分散特性を調査した。その結果、非常に有名な数値手法であるNewton-Raphson法に基づくコンピュータコードを開発した。異なるプラズマパラメータに対して、ねじれたイオン音響波に関わる（実数の）波動振動周波数と減衰率の依存性を明らかにした。OAM状態に起因するツイストパラメータによって、イオン音響波の動力学が強く影響を受けることが見出された。本研究で得られた結果は、粒子輸送および捕捉現象の理解に有用である。