Linear theory of temperature instabilities in magnetized thermal plasmas

Beobachtungen im Sonnenwind zeigen, dass in der Parameter-Ebene definiert durch die Anisotropie und das Plasmabeta eine stabile Konfiguration des Plasma nur in einem Bereich um die Werte 1 möglich ist. Die Grenzen für große Plasmabeta stimmen dabei mit den numerisch vorhergesagten Stabilitätsgrenzen für Plasmainstabilitäten überein, was darauf hindeutet, dass diese Instabilitäten im Sonnenwind Plasma aktiv sind und die beobachtete Temperaturanisotropie begrenzen. Ziel der Arbeit war es, auch die Grenzen für kleine Plasmabeta zu verstehen und mit Hilfe der linearen kinetischen Theorie analytische Instabilitätsbedingungen herzuleiten. Dafür wurden die Dispersionsrelationen transversaler elektromagnetischer Fluktuationen mit Wellenvektoren parallel zum Hintergrundmagnetfeld in einem anisotropen Bi-Maxwell Elektronen-Protonen Plasma im Grenzfall schwacher Anregung und schwacher Propagation untersucht.Measurements in the solar wind demonstrate, that in the parameter plane defined by the temperature anisotropy and the parallel plasma beta, stable plasma configurations are only possible within a configuration around values of 1. These bounds at high values of the plasma beta are compatible with numerical predicted stability limits set by plasma instabilities, suggesting, that these instabilities are activ in the solar wind plasma and constrain the observed temperature anisotropies. The intention of this work was to understand the limits also at low values of the plasma beta and to derive analytic instability conditions using linear kinetic theory. In doing so, the dispersion relations of transverse electromagnetic fluctuations with wavevectors parallel to the uniform background magnetic field in an anisotropic Bi-Maxwellian magnetized electron-proton plasma in the limit of weak amplification and weak propagation are investigated