The nonlinear dynamics of electrostatic solitary waves in the form of localized modulated wavepackets is investigated from first principles. Electron-acoustic (EA) excitations are considered in a two-electron plasma, via a fluid formulation. The plasma, assumed to be collisionless and uniform (unmagnetized), is composed of two types of electrons (inertial cold electrons and inertialess kappa-distributed superthermal electrons) and stationary ions. By making use of a multiscale perturbation technique, a nonlinear Schrödinger equation is derived for the modulated envelope, relying on which the occurrence of modulational instability (MI) is investigated in detail. Stationary profile localized EA excitations may exist, in the form of bright solitons (envelope pulses) or dark envelopes (voids). The presence of superthermal electrons modifies the conditions for MI to occur, as well as the associated threshold and growth rate. The concentration of superthermal electrons (i.e., the deviation from a Maxwellian electron distribution) may control or even suppress MI. Furthermore, superthermality affects the characteristics of solitary envelope structures, both qualitatively (supporting one or the other type, for different κ) and quantitatively, changing their characteristics (width, amplitude). The stability of bright and dark-type nonlinear structures is confirmed by numerical simulations.
局所化された変調波動パケットの形をした静電孤立波の非線形ダイナミクスを、第一原理から調査する。電子音響(EA)励起は、流体定式化を介して、二電子プラズマ中で考察される。このプラズマは、衝突がなく一様(非磁化)であると仮定され、二種類の電子(慣性を持つ冷電子と、慣性を持たないκ分布超熱電子)と、静止イオンから構成される。多重スケール摂動法を用いることにより、変調された包絡波に対する非線形シュレーディンガー方程式が導出され、それに基づいて変調不安定性(MI)の発生が詳細に調査される。定常的なプロファイルを持つ局所化されたEA励起は、明るいソリトン(包絡パルス)または暗い包絡波(ボイド)の形で存在し得る。超熱電子の存在は、MIが発生する条件、ならびに関連する閾値と成長率を修正する。超熱電子の濃度(すなわち、マクスウェル電子分布からのずれ)は、MIを制御したり、さらには抑制したりすることができる。さらに、超熱性は、孤立した包絡構造の特性に、定性的に(異なるκに対して、一方または他方のタイプを支持することにより)も定量的にも(その特性である幅や振幅を変化させることにより)影響を与える。明るいタイプおよび暗いタイプの非線形構造の安定性は、数値シミュレーションによって確認される。