We obtain a theory describing laminar shock-like structures in a collisionless plasma and examine the parameter limits, in terms of the ion sound Mach number and the electron/ion temperature ratio, within which these structures exist. The essential feature is the inclusion of finite ion temperature with the result that some ions are reflected from a potential ramp. This destroys the symmetry between upstream and downstream regions that would otherwise give the well-known ion solitary wave solution. We have shown earlier (Cairns et al 2014 Phys. Plasmas 21 022112) that such structures may be relevant to problems such as the existence of strong, localized electric fields observed in laser compressed pellets and laser acceleration of ions. Here we present results on the way in which these structures may produce species separation in fusion targets and suggest that it may be possible to use shock ion acceleration for fast ignition.
我々は、無衝突プラズマにおける層流衝撃波様構造を記述する理論を構築し、イオン音波マッハ数と電子/イオン温度比の観点から、これらの構造が存在し得るパラメータの限界を検討する。本質的な特徴は、有限イオン温度を考慮することであり、その結果として、一部のイオンがポテンシャルランプから反射される。これにより、従来知られているイオン孤立波解が持つ上流領域と下流領域の対称性が破られる。我々は先に(Cairns et al 2014 Phys. Plasmas 21 022112)、このような構造が、レーザー圧縮ペレットにおいて観測される強い局所電場や、レーザーによるイオン加速といった問題に関連し得ることを示した。本論文では、これらの構造が核融合ターゲット内で種の分離を引き起こす機構について提示し、衝撃波によるイオン加速を高速点火へ応用できる可能性を示唆する。