在很多空间及天体环境中,等离子体常包含可观的负离子组分,因而被称为电负性等离子体(Electronegative plasmas)。这类环境包括地球的电离层和中层、彗尾、土卫六(Titan)的电离层等。另一方面,空间及天体等离子体中电子速度分布往往并非麦克斯韦分布。自1988年Tsallis提出所谓非广延性统计力学以来,已有无数研究利用Tsallis分布来描述电子的统计行为。于是我们很自然面临一个问题:在电负性等离子体中,如果电子需要用Tsallis分布而非麦克斯韦分布来描述,那么其性质,特别是其中波动的性质会受到什么影响呢?
为简单起见,我们的研究仅讨论静电离子声波的调制不稳定性。利用约化摄动方法,我们得到了控制电负性系统中该不稳定性的非线性薛定谔方程,由此利用标准方法,我们发现电负性等离子体既可支持明孤子也可支持暗孤子,此外电子的非广延参数(q)、等离子体组分中正负离子的质量及密度比对于调制不稳定的阈值都有着重要影响。简而言之,这一研究将有助于我们了解空间和天体环境中电负性等离子体中非线性静电波动的性质。
这一研究结果已被流体和等离子体物理领域最为知名的期刊Physics of Plasmas(影响因子为2.38),将于近期发表(A Bains, B Li*, M Tribeche. Envelope excitations in electronegative plasmas with electrons featuring the Tsallis distribution, Physics of Plasmas, in press)。这一研究得到了国家自然科学基金、教育部博士点基金、山东省自然科学杰出青年基金的支持。