The stability of ion velocity distributions in magnetized plasmas is studied under conditions where the plasma has an E0 × B/B2-drift with respect to a neutral background. Charge–exchange collisions can give rise to velocity distributions having the form of a ring or a loss-cone that can become linearly unstable. Sometimes the distributions have distorted forms and a stability analysis is not straightforward. Numerical simulations offer the most convenient method of a stability analysis in such cases. By numerical simulations using a particle-in-cell code that includes collisional interactions we demonstrate the formation of such velocity distributions and study the instabilities associated with them. We observe the saturation of the linear instability by quasi-linear velocity space diffusion. The parameter dependence of the instability conditions is illustrated by examples. The results are relevant for explaining some of the low frequency oscillations observed in the lower parts of the Earth's ionosphere (E- and F-regions), where collisions with neutrals are abundant. The results are important for laboratory experiments as well.
磁化プラズマ中のイオン速度分布の安定性は、プラズマが中性粒子背景に対してE0×B/B2ドリフトを有する条件下で研究される。電荷交換衝突は、リング状またはロスコーン状の速度分布を生じさせ得るが、これらは線形不安定になり得る。時には分布が歪んだ形状を持ち、安定性解析は単純ではない。そのような場合、数値シミュレーションが安定性解析の最も便利な方法を提供する。衝突相互作用を含む粒子インセルコードを用いた数値シミュレーションにより、そのような速度分布の形成を実証し、それらに伴う不安定性を研究する。準線形速度空間拡散による線形不安定性の飽和が観察される。不安定性条件のパラメータ依存性は例を用いて示される。これらの結果は、衝突が豊富な地球電離圏下部（E領域およびF領域）で観測される低周波振動の一部を説明する上で関連性がある。また、これらの結果は実験室実験においても重要である。