The filamentation instability (FI) driven by two spatially uniform and counter-streaming beams of charged particles in plasmas is modelled by a particle-in-cell simulation. Each beam consists of electrons and positrons. The four species are equally dense and have the same temperature. The one-dimensional simulation direction is orthogonal to the beam velocity vector. The magnetic field grows spontaneously and rearranges the particles in space, such that the distributions of the electrons of one beam and the positrons of the second beam match. The simulation demonstrates that as a result no electrostatic field is generated by the magnetic field through its magnetic pressure gradient prior to its saturation. This electrostatic field would be repulsive at the centres of the filaments and limit the maximum charge and current density. The filaments of electrons and positrons in this simulation reach higher charge and current densities than in one with no positrons. The oscillations of the magnetic field strength induced by the magnetically trapped particles result in an oscillatory magnetic pressure gradient force. The latter interplays with the statistical fluctuations in the particle density and it probably enforces a charge separation, by which electrostatic waves grow after the FI has saturated.
フィラメンテーション不安定性(FI)は、プラズマ中を伝播する2つの空間的に一様で対向する荷電粒子ビームによって駆動されるが、これは粒子インセルシミュレーションによってモデル化される。各ビームは電子と陽電子から構成される。4つの粒子種は同密度であり、同じ温度を有する。1次元シミュレーション方向はビーム速度ベクトルに直交する。磁場は自発的に成長し、粒子を空間的に再配列させ、一方のビームの電子と他方のビームの陽電子の分布が一致するようにする。シミュレーションは、その結果として、磁場の飽和前に磁気圧勾配によって電場が生成されないことを実証する。この電場は、フィラメントの中心において斥力的であり、電荷密度と電流密度の最大値を制限するであろう。このシミュレーションにおける電子と陽電子のフィラメントは、陽電子を含まないシミュレーションよりも高い電荷密度と電流密度に達する。磁気的に捕捉された粒子によって誘起される磁場強度の振動は、振動的な磁気圧勾配力を生じさせる。この力は粒子密度の統計的変動と相互作用し、FIが飽和した後に電荷分離を強化し、それによって静電波の成長を促進する可能性が高い。