The nonlinear interaction of powerful short electromagnetic pulses with a plasma consisting of two groups of electrons and immobile ions has been studied. It is shown that the interaction is governed by a nonlinear equation for the electromagnetic wave envelope and a driven nonlinear equation for the low-frequency electron fluctuations. The driver for the latter depends explicitly on the spatio-temporal evolution of the electromagnetic wave flux. Depending on the cold-to-hot electron density ratio, the localized pulse can propagate with sub- as well as supersonic velocities accompanied by compressional or rarefactional density perturbations. The conditions of existence for the different types of solitary pulses are obtained. The present investigation may be relevant to the study of wave-plasma interaction devices such as inertial fusion confinement as well as to ionospheric modification experiments.
強力な短パルス電磁波と、2つの電子群と静止イオンからなるプラズマとの非線形相互作用について研究が行われた。この相互作用は、電磁波の包絡線に対する非線形方程式と、低周波の電子密度擾乱に対する駆動項付き非線形方程式によって支配されることが示された。後者の駆動項は、電磁波のフラックスの時空間発展に明示的に依存する。低温電子と高温電子の密度比に応じて、局在パルスは、圧縮性または希薄性の密度擾乱を伴いながら、亜音速または超音速で伝播することができる。異なるタイプの孤立パルスが存在するための条件が導出された。本研究は、慣性核融合における波とプラズマの相互作用デバイスや、電離圏改変実験に関連する可能性がある。