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Yingzhe Li:Geometric Particle-in-Cell methods for the Vlasov-Maxwell equations with spin effects

本站小编 Free考研考试/2021-12-26



Academy of Mathematics and Systems Science, CAS
Colloquia & Seminars

Speaker: Yingzhe Li,Max Planck Institute for Plasma Physics
Inviter:
Title:
Geometric Particle-in-Cell methods for the Vlasov-Maxwell equations with spin effects
Time & Venue:
2021.12.09 16:00-17:00 线上报告
Abstract:
We propose a numerical scheme to solve the semiclassical Vlasov-Maxwell equations for electrons with spin. The electron gas is described by a distribution function that evolves in an extended 9-dimensional phase space. Using suitable approximations and symmetries, the extended phase space can be reduced to 5D. It can be shown that the spin Vlasov-Maxwell equations enjoy a Hamiltonian structure that motivates the use of the recently developed geometric particle-in-cell (PIC) methods. Here, the geometric PIC approach is generalized to the case of electrons with spin. Total energy conservation is very well satisfied, with a relative error below 0.05%.
As a relevant example, we study the stimulated Raman scattering of an electromagnetic wave interacting with an underdense plasma, where the electrons are partially or fully spin polarized. It is shown that the Raman instability is very effective in destroying the electron polarization.


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