近期，课题组在电子束与等离子体相互作用过程中激发成丝不稳定性的研究上取得进展，相关成果“Ion effects on the scaling of magnetic field amplification in plasmas with the system size”在国际期刊New Journal of Physics(Impact factor: 3.3)上发表。该工作对天体物理中无碰撞冲击波、非热粒子加速等的研究具有重要意义。
成丝不稳定性诱导的电磁性无碰撞冲击波是高能宇宙射线非热能谱的重要来源。该不稳定性还广泛存在于激光-等离子体相互作用中，相关的理论、实验及数值模拟研究从20世纪90年代开始陆续展开。但是，在实际情况下，束-等离子体相互作用的系统尺寸可能比人们所能模拟的大得多。因此，数值模拟过程中经常在垂直于束的传播方向上采用周期性边界条件。然而，模拟区域的大小对成丝不稳定性过程中的磁场放大的影响尚不清楚。
为此，研究人员采用课题组自主编写的二维粒子模拟程序IBMP研究了极端相对论电子束在等离子体中输运时激发成丝不稳定性的非线性阶段的磁场能量放大问题。重点关注了等离子体离子的动力学效应以及模拟区域大小对磁场放大的影响。结果表明，当考虑等离子体离子的动力学效应时，将横向模拟区域扩大m倍，磁场能量将增大m2倍；而不考离子动力学效应时磁场能量仅增大m倍。这对于不稳定性发展过程中辐射光子的功率和最大能量是至关重要的。
文章的第一作者是物理学院博士研究生蓝婕婕，通讯作者为胡章虎副教授。本工作得到了国家自然科学基金项目(编号：12075046)的支持。
