SOLITONS, ENVELOPE SOLITONS IN COLLISIONLESS PLASMAS

Résumé
On présente une revue des approfondissements théoriques, numériques et expérimentaux sur la propagation d'onde non linéaire dans les plasmas sans collision. Premièrement, l'expérience historique de Ikezi et al. est discutée et comparée à une analyse théorique basée sur l'équation de Korteweg-de Vries. Un écart systématique entre l'observation et la prévision théorique suggère qu'on doit examiner des effets tels que couplage de mode d'ordre plus élevé, et contribution des particules piégées. Deuxièmement, les effets de l'amortissement de Landau non linéaire sur le soliton d'enveloppe d'onde plasma ionique sont discutés sur les bases de l'étude théorique de Ichikawa-Taniuti, de l'observation expérimentale de Watanabe et de l'analyse numérique de Yajima et al. Finalement, un type nouveau d'équation d'évolution composé pour l'onde d'Alfvéen est examiné en quelque détail. La solution rigoureuse obtenue pour ce mode représente un nouveau type de soliton d'enveloppe pour lequel à la fois la phase et l'amplitude sont sujettes à des modulations d'extensions spatiales comparables. En conclusion, l'accent sera mis sur le fait que beaucoup plus de recherches expérimentales intensives sont attendues, puisque les méthodes puissantes pour démêler des équations d'évolution non linéaires variées sont maintenant disponibles à l'approche théorique.

Abstract
A review is given to extensive development of theoretical, computational and experimental studies of nonlinear wave propagation in collisionless plasmas. Firstly, the historical experiment of Ikezi et al. is discussed in comparison with theoretical analysis based on the Kortewegde Vries equation. Systematic discrepancy between the observation and the theoretical prediction suggests that it is necessary to examine such as higher order mode coupling effect and contribution of trapped particles. Secondly, effects of the nonlinear Landau damping on the envelope soliton of ion plasma wave is discussed on the basis of theoretical study of Ichikawa-Taniuti, experimental observation of Watanabe and numerical analysis of Yajima et al. Finally, a new type of evolution equation derived for the Alfvén wave is examined in some detail. The rigorous solution obtained for this mode represents a new kind of envelope soliton, in which both of its phase and amplitude are subject to modulation of comparable spatial extension. In conclusion, the emphasis will be placed on the fact that much more intensive experimental researches are expected to be done, since the powerful methods to disentangle various nonlinear evolution equations are now available for theoretical approach.