The study of non-Maxwellian plasmas is crucial to the understanding of space and astrophysical plasma dynamics. In this paper, we investigate the existence of arbitrary amplitude ion-acoustic solitary waves in an unmagnetized plasma consisting of ions and excess superthermal electrons (modelled by a kappa-type distribution), which is penetrated by an electron beam. A kappa (κ-) type distribution is assumed for the background electrons. A (Sagdeev-type) pseudopotential formalism is employed to derive an energy-balance like equation. The range of allowed values of the soliton speed (Mach number), wherein solitary waves may exist, is determined. The Mach number range (allowed soliton speed values) becomes narrower under the combined effect of the electron beam and of the superthermal electrons, and may even be reduced to nil (predicting no solitary wave existence) for high enough beam density and low enough κ (significant superthermality). For fixed values of all other parameters (Mach number, electron beam-to-ion density ratio and electron beam velocity), both soliton amplitude and (electric potential perturbation) profile steepness increase as κ decreases. The combined occurrence of small-amplitude negative potential structures and larger amplitude positive ones is pointed out, while the dependence of either type on the plasma parameters is investigated.
非マクスウェルプラズマの研究は、宇宙および天体物理プラズマ力学の理解に不可欠である。本論文では、イオンと過剰な超熱電子（κ型分布でモデル化される）からなり、電子ビームが貫通する非磁化プラズマにおける任意振幅のイオン音波孤立波の存在を調査する。背景電子にはκ型分布が仮定される。サグデーエフ型擬ポテンシャル形式を用いて、エネルギー保存則に類似した方程式を導出する。孤立波が存在し得るソリトン速度（マッハ数）の許容値の範囲が決定される。そのマッハ数の範囲は、電子ビームと超熱電子の複合効果によって狭くなり、ビーム密度が十分に高く、κが十分に低い（顕著な超熱性）場合には、孤立波の存在が予測されないほどにまで減少し得る。他のすべてのパラメータ（マッハ数、電子ビームとイオンの密度比、電子ビーム速度）が固定された場合、ソリトン振幅と電位摂動のプロファイルの急峻さは、κが減少するにつれて増加する。小振幅の負電位構造とより大きな振幅の正電位構造の同時発生が指摘され、両タイプのプラズマパラメータへの依存性が調査される。