The theory of the magnetothermal instability (MTI) [D. A. Tidman and R. A. Shanny, Phys. Fluids 17, 1207 (1974)] is revisited through the lens of the stability of uniform systems. The linear stability analysis includes flow advection and Nernst transport. The instability criteria derived distinguish between the convective and the absolute nature of the perturbation growth. It is proven that, in the region where the Nernst and plasma blowoff velocities cancel, the MTI can be absolute and wave-packet perturbations grow in situ. This instability is mediated by the internal feedback between the Biermann battery and Righi–Leduc terms. The analysis is extended to derive the dispersion relation for short-wavelength perturbations developing in nonuniform profiles with the application to coronal plasmas. It is found that the condition for MTI requires the net B-field convection velocity to be small at the isothermal sonic section, and the plasma conditions in this section govern the dynamics of the instability. Analysis of hydro-equivalent implosions suggests that unstable perturbations undergo more e-foldings of growth in larger-size targets.

1.
J. A.
Stamper
,
K.
Papadopoulos
,
R. N.
Sudan
,
S. O.
Dean
,
E. A.
McLean
, and
J. M.
Dawson
,
Phys. Rev. Lett.
26
,
1012
(
1971
).
2.
A.
Raven
,
O.
Willi
, and
P. T.
Rumsby
,
Phys. Rev. Lett.
41
,
554
(
1978
).
3.
L.
Gao
,
P. M.
Nilson
,
I. V.
Igumenshchev
,
M. G.
Haines
,
D. H.
Froula
,
R.
Betti
, and
D. D.
Meyerhofer
,
Phys. Rev. Lett.
114
,
215003
(
2015
).
4.
P. T.
Campbell
,
C. A.
Walsh
,
B. K.
Russell
,
J. P.
Chittenden
,
A.
Crilly
,
G.
Fiksel
,
P. M.
Nilson
,
A. G. R.
Thomas
,
K.
Krushelnick
, and
L.
Willingale
,
Phys. Rev. Lett.
125
,
145001
(
2020
).
5.
J. R.
Rygg
,
F. H.
Séguin
,
C. K.
Li
,
J. A.
Frenje
,
M. J.-E.
Manuel
,
R. D.
Petrasso
,
R.
Betti
,
J. A.
Delettrez
,
O. V.
Gotchev
,
J. P.
Knauer
,
D. D.
Meyerhofer
,
F. J.
Marshall
,
C.
Stoeckl
, and
W.
Theobald
,
Science
319
,
1223
(
2008
).
6.
F. H.
Séguin
,
C. K.
Li
,
M. J.-E.
Manuel
,
H. G.
Rinderknecht
,
N.
Sinenian
,
J. A.
Frenje
,
J. R.
Rygg
,
D. G.
Hicks
,
R. D.
Petrasso
,
J.
Delettrez
,
R.
Betti
,
F. J.
Marshall
, and
V. A.
Smalyuk
,
Phys. Plasmas
19
,
012701
(
2012
).
7.
M. J.-E.
Manuel
,
C. K.
Li
,
F. H.
Séguin
,
N.
Sinenian
,
J. A.
Frenje
,
D. T.
Casey
,
R. D.
Petrasso
,
J. D.
Hager
,
R.
Betti
,
S. X.
Hu
,
J.
Delettrez
, and
D. D.
Meyerhofer
,
Phys. Plasmas
20
,
056301
(
2013
).
8.
M. G.
Haines
,
Can. J. Phys.
64
,
912
(
1986
).
9.
A.
Schlüter
and
L.
Biermann
,
Z. Naturforschg. A
5
,
237
(
1950
).
10.
M. J.-E.
Manuel
,
C. K.
Li
,
F. H.
Séguin
,
J.
Frenje
,
D. T.
Casey
,
R. D.
Petrasso
,
S. X.
Hu
,
R.
Betti
,
J. D.
Hager
,
D. D.
Meyerhofer
, and
V. A.
Smalyuk
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
255006
(
2012
).
11.
L.
Gao
,
P. M.
Nilson
,
I. V.
Igumenshchev
,
S. X.
Hu
,
J. R.
Davies
,
C.
Stoeckl
,
M. G.
Haines
,
D. H.
Froula
,
R.
Betti
, and
D. D.
Meyerhofer
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
115001
(
2012
).
12.
L.
Gao
,
P. M.
Nilson
,
I. V.
Igumenshchev
,
G.
Fiksel
,
R.
Yan
,
J. R.
Davies
,
D.
Martinez
,
V.
Smalyuk
,
M. G.
Haines
,
E. G.
Blackman
,
D. H.
Froula
,
R.
Betti
, and
D. D.
Meyerhofer
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
185003
(
2013
).
13.
F.
García-Rubio
,
R.
Betti
,
J.
Sanz
, and
H.
Aluie
,
Phys. Plasmas
27
,
112715
(
2020
).
14.
F.
García-Rubio
,
R.
Betti
,
J.
Sanz
, and
H.
Aluie
,
Phys. Plasmas
28
,
012103
(
2021
).
15.
D. A.
Tidman
and
R. A.
Shanny
,
Phys. Fluids
17
,
1207
(
1974
).
16.
L. A.
Bol'shov
,
Y. A.
Dreizin
, and
A. M.
Dykhne
,
JETP Lett.
19
,
168
(
1974
).
17.
E. S.
Weibel
,
Phys. Rev. Lett.
2
,
83
(
1959
).
18.
E. M.
Epperlein
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
27
,
1027
(
1985
).
19.
M. G.
Haines
,
Phys. Rev. Lett.
47
,
917
(
1981
).
20.
A. Z.
Dolginov
and
V. A.
Urpin
,
Sov. Phys.-JETP
50
,
912
(
1979
).
21.
M.
Ogasawara
,
A.
Hirao
, and
H.
Ohkubo
,
J. Phys. Soc. Jpn.
49
,
322
(
1980
).
22.
A.
Hirao
and
M.
Ogasawara
,
J. Phys. Soc. Jpn.
50
,
668
(
1981
).
23.
A.
Fruchtman
and
H. R.
Strauss
,
Phys. Fluids B
4
,
1397
(
1992
).
24.
J. J.
Bissell
,
C. P.
Ridgers
, and
R. J.
Kingham
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
175001
(
2010
).
25.
J. J.
Bissell
,
R. J.
Kingham
, and
C. P.
Ridgers
,
Phys. Plasmas
19
,
052107
(
2012
).
26.
D. H.
Froula
,
J. S.
Ross
,
B. B.
Pollock
,
P.
Davis
,
A. N.
James
,
L.
Divol
,
M. J.
Edwards
,
A. A.
Offenberger
,
D.
Price
,
R. P. J.
Town
,
G. R.
Tynan
, and
S. H.
Glenzer
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
135001
(
2007
).
27.
E. M.
Lifshitz
and
L. P.
Pitaevskii
,
Physical Kinetics
, 1st ed., Course of Theoretical Physics, Vol.
10
(
Pergamon Press
,
Oxford
,
1981
).
28.
P. A.
Sturrock
,
Phys. Rev.
112
,
1488
(
1958
).
29.
Y. B.
Fainberg
,
V.
Shapiro
, and
V.
Kurilko
,
Sov. Phys.-Tech. Phys.
6
,
458
(
1961
).
30.
R. J.
Briggs
,
Electron-Stream Interaction with Plasmas
(
MIT Press
,
Cambridge, MA
,
1964
).
31.
32.
A. I.
Akhiezer
and
R. V.
Polovin
,
Sov. Phys.-Usp.
14
,
278
(
1971
).
33.
H. L.
Berk
and
D.
Pfirsch
,
J. Math. Phys.
21
,
2054
(
1980
).
34.
M.
Sherlock
and
J. J.
Bissell
,
Phys. Rev. Lett.
124
,
055001
(
2020
).
35.
A. R.
Piriz
,
J.
Sanz
, and
L. F.
Ibañez
,
Phys. Plasmas
4
,
1117
(
1997
).
36.
S. I.
Braginskii
, in
Reviews of Plasma Physics
, edited by
M. A.
Leontovich
(
Consultants Bureau
,
New York
,
1965
).
37.
J.
Delettrez
,
R.
Epstein
,
M. C.
Richardson
,
P. A.
Jaanimagi
, and
B. L.
Henke
,
Phys. Rev. A
36
,
3926
(
1987
).
38.
J.
Sanz
,
A.
Liñán
,
M.
Rodríguez
, and
J. R.
Sanmartín
,
Phys. Fluids
24
,
2098
(
1981
).
39.
R.
Nora
,
R.
Betti
,
K. S.
Anderson
,
A.
Shvydky
,
A.
Bose
,
K. M.
Woo
,
A. R.
Christopherson
,
J. A.
Marozas
,
T. J. B.
Collins
,
P. B.
Radha
,
S. X.
Hu
,
R.
Epstein
,
F. J.
Marshall
,
R. L.
McCrory
,
T. C.
Sangster
, and
D. D.
Meyerhofer
,
Phys. Plasmas
21
,
056316
(
2014
).
40.
J. R.
Davies
,
H.
Wen
,
J.-Y.
Ji
, and
E. D.
Held
,
Phys. Plasmas
28
,
012305
(
2021
).
41.
J. D.
Sadler
,
C. A.
Walsh
, and
H.
Li
,
Phys. Rev. Lett.
126
,
075001
(
2021
).
42.
E. M.
Epperlein
and
M. G.
Haines
,
Phys. Fluids
29
,
1029
(
1986
).
43.
J.-Y.
Ji
and
E. D.
Held
,
Phys. Plasmas
20
,
042114
(
2013
).
44.
I. V.
Igumenshchev
,
A. B.
Zylstra
,
C. K.
Li
,
P. M.
Nilson
,
V. N.
Goncharov
, and
R. D.
Petrasso
,
Phys. Plasmas
21
,
062707
(
2014
).
You do not currently have access to this content.