A hysteresis in the relationship between zonal flows and electron heating is observed numerically by using gyrokinetic simulations in fusion plasmas. As the electron temperature increases, a first transition occurs, at a given electron/ion temperature ratio, above which zonal flows are much weaker than before the transition, leading to a poorly confined plasma. Beyond this transition, even if the electron temperature is lowered to a moderate value, the plasma fails to recover a dynamic state with strong zonal flows. Then, as the electron temperature decreases further, a new transition appears, at a temperature lower than the first transition, below which the zonal flows are stronger than they were initially. The confinement of the plasma and the heat flux are thus found to be sensitive to the history of the magnetized plasma. These transitions are associated with large exchanges of energy between the modes corresponding to instabilities () and zonal flows (). We also observe that up to the first transition it is possible to use a control method to stimulate the appearance of zonal flows and therefore the confinement of the plasma. Beyond that transition, this control method is no longer effective.
核融合プラズマにおけるジャイロ運動論的シミュレーションを用いて、帯状流と電子加熱の関係におけるヒステリシスが数値的に観測される。電子温度が上昇すると、ある電子/イオン温度比において第一の遷移が発生し、その遷移を超えると帯状流は遷移前よりもはるかに弱くなり、プラズマは閉じ込めの悪い状態となる。この遷移を超えた後、電子温度を中程度の値まで下げても、プラズマは強い帯状流を伴う動的状態を回復できない。その後、電子温度がさらに低下すると、第一の遷移よりも低い温度において新たな遷移が現れ、その遷移を下回ると帯状流は初期よりも強くなる。プラズマの閉じ込めと熱流束は、磁化プラズマの履歴に敏感であることが見出される。これらの遷移は、不安定性に対応するモード（）と帯状流（）との間の大きなエネルギー交換を伴う。また、第一の遷移までは、帯状流の出現ひいてはプラズマの閉じ込めを促進する制御手法を用いることが可能であることも観測される。その遷移を超えると、この制御手法はもはや有効ではない。