The authors investigate the development of instability when a current is passed through a strongly ionized potassium plasma of non-uniform density. The collisionless plasma, having a density of 109 to 1010 cm−3, is subjected to magnetic fields of 400 to 2000 Oe. In accordance with earlier experiments, "universal" instability in the form of drift waves is observed when no current is present. The coefficient of diffusion across the magnetic field is some two orders of magnitude greater than the classical coefficient. When a current is passed through the plasma two oscillation branches are excited: drift and ion-sound waves. With the first branch the oscillation frequency is inversely proportional to the magnetic field and the waves have an azimuthal component, the azimuthal phase velocities of all the harmonics being the same. With the second branch the oscillation frequency is independent of the magnetic field and varies inversely with the length of the system. For practical purposes, the phase velocity of the longitudinal component coincides with the ion-sound velocity. The critical drift velocity of the electrons and of the ions, at which ion-sound waves are excited, is approximately 2 × 106 cm/ sec, an order of magnitude less than the theoretical critical drift velocity for an homogeneous, almost isothermal, plasma. When the current instability is excited, the diffusion coefficient increases by a factor of 1.5 to 2.5, diffusion beginning to increase simultaneously with the increase in oscillation amplitude.
著者らは、非一様密度の強電離カリウムプラズマに電流を流したときの不安定性の発生を調査する。密度10^9〜10^10 cm⁻³の無衝突プラズマは、400〜2000 Oeの磁場にさらされる。以前の実験と一致して、電流がない場合には、ドリフト波の形の「ユニバーサル」不安定性が観測される。磁場を横切る拡散係数は、古典係数より約2桁大きい。プラズマに電流を流すと、ドリフト波とイオン音響波という2つの振動分枝が励起される。最初の分枝では、振動周波数は磁場に反比例し、波は方位角成分を持ち、すべての高調波の方位角位相速度は同じである。2番目の分枝では、振動周波数は磁場に依存せず、系の長さに反比例する。実用上、縦成分の位相速度はイオン音響速度と一致する。イオン音響波が励起される電子およびイオンの臨界ドリフト速度は約2×10^6 cm/秒であり、均一でほぼ等温のプラズマに対する理論的臨界ドリフト速度より1桁小さい。電流不安定性が励起されると、拡散係数は1.5〜2.5倍に増加し、拡散は振動振幅の増加と同時に増加し始める。