Динамические потенциалы взаимодействия частиц квазиклассической плазмы
Разработка моделей взаимодействия структурных элементов неидеальной плазмы. Учет в моделях эффекта дифракции, динамической экранировки поля заряженных частиц. Эффективные потенциалы взаимодействия. Коллективное взаимодействие частиц на большом расстоянии.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.02.2019 |
| Размер файла | 128,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
НИИЭТФ, КазНУ им. аль-Фараби
Динамические потенциалы взаимодействия частиц квазиклассической плазмы
Джумагулова К.Н., Габдуллина Г.Л., Шаленов Е.
г. Алматы
Аннотация
Предлагаются новые динамические модели взаимодействия частиц неидеальной квазиклассической плазмы. Данные модели учитывают эффект дифракции и динамической экранировки поля заряженных частиц.
Ключевые слова. Динамический потенциал взаимодействия, динамическая экранировка, квазиклассическая плазма.
New dynamic models of interaction of the strongly coupled semiclassical plasmas particles are presented. These models take into account the effect of diffraction and dynamic screening of the field of charged particles.
Основное содержание исследования
Разработка моделей взаимодействия структурных элементов неидеальной плазмы, методов математического моделирования и исследование на их основе кинетических, транспортных свойств системы представляют большой фундаментальный интерес и важно для развития технологий многих практических приложений, связанных с неидеальной плазмой.
При изучении свойств плазмы широко используются так называемые эффективные потенциалы взаимодействия, учитывающих те или иные эффекты, возникающие в неидеальной плазме, а учет этих эффектов в отдельных уравнениях уже не требуется. Как известно, даже при умеренных плотностях необходимо учитывать коллективное взаимодействие частиц на больших расстояниях, приводящее, в частности, к эффектам экранировки поля заряда в плазме, а так же квантово-механические эффекты дифракции, связанные с волновыми свойствами частиц. В работе [1] был предложен эффективный потенциал, учитывающий оба эффекта:
, (1)
где ; ;
- электрические заряды частиц сорта и ;
- тепловая длина волны Де-Бройля;
- приведенная масса частиц сорта и ;
- радиус Дебая.
Такой эффективный потенциал отличается от обычного кулоновского потенциала взаимодействия заряженных частиц тем, что он быстрее стремится к нулю с увеличением расстояния (экранировка) и имеет конечное значение на расстоянии, близком к нулю.
В последнее время ведутся большие работы по построению динамических моделей взаимодействия частиц плазмы, которые в отличие от статических, учитывают относительные скорости взаимодействующих частиц. Сечения столкновений напрямую зависят от значения относительной скорости сталкивающихся частиц, она сидит в самих уравнениях, позволяющих рассчитать сечение, при этом часто сам потенциал взаимодействия является статическим. Такая постановка не совсем корректна и более последовательным является применение динамического потенциала взаимодействия частиц при исследовании их столкновений.
Динамическая экранировка и динамический потенциал взаимодействия частиц квазиклассической плазмы.
Следует отметить, что традиционно экранировка поля заряда в плазме представляется статической экранировкой Дебая - Хюккеля. Однако, это приближение справедливо, если скорости сталкивающихся частиц сравнимы или меньше тепловой скорости. Если же скорости превышают тепловую, то такие быстрые частицы при движении не успевают поляризовать окружающую плазму и экранировка их зарядов ослабевает. Такая экранировка, зависящая от скоростей взаимодействующих частиц, получила название динамической экранировки и в настоящее время широко используется при исследовании свойств неидеальной плазмы. В работе [2] был предложен способ учета динамической экранировки, он сводится к замене статического радиуса Дебая на некоторый эффективный, учитывающий динамическую экранировку:
(2)
Где - относительная скорость сталкивающихся частиц, - тепловая скорость частиц системы. Тогда псевдопотенциал (1) с учетом динамической экранировки в безразмерном виде перепишется как:
, (3)
где ;
;
- параметр связи, - среднее расстояние между частицами, - параметр плотности, - радиус Бора, - параметр относительной скорости сталкивающихся частиц. - межчастичное расстояние в единицах среднего расстояния между частицами.
На рисунках 1 и 2 представлены парные потенциалы взаимодействия между электронами: потенциалы Кулона, Дойча (учитывает эффект дифракции [2,3]), Дебая-Хюккеля (учитывает экранировку заряда в плазме), потенциал (1), учитывающий статическую экранировку и (2), учитывающий динамическую экранировку. Как видно из этих рисунков, потенциал (2) при малых скоростях сталкивающихся частиц стремится к потенциалу (1), а при больших скоростях стремится к потенциалу Дойча, не учитывающему экранировку.
Рис.1 - Потенциалы взаимодействия электрон-электронной пары для .
Рис.1 - Потенциалы взаимодействия электрон-электронной пары для .
Потенциал взаимодействия между электроном и атомом, учитывающий экранировку и эффект дифракции (полученный в работе [4]), также можно переписать с учетом динамической экранировки.
неидеальная плазма динамическая экранировка поле
Література
1. Ramazanov T. S., Dzhumagulova K. N. Effective screened potentials of strongly coupled semiclassical plasma // Phys. Plasmas,-2002. - Vol.9, - P.3758-3761
2. Deutsch C. // Phys. Lett. A. - 1977. - Vol.60. - P.317
3. Deutsch C., Furutani Y. and Gombert M. M. // Phys. Rep. - 1981. - Vol.69, - P.85
4. Ramazanov T. S., Dzhumagulova K. N. and Omarbakiyeva Y. A. Effective polarization interaction potential “charge-atom” for partially ionized dense plasma // Phys. Plasmas. - 2005. - Vol.12. - P.092702
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Взаимодействие заряженных частиц и со средой. Детектирование. Определение граничной энергии бета-спектра методом поглощения. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Пробег заряженных частиц в веществе. Ядерное взаимодействие. Тормозное излучение.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.02.2008Изучение понятия неоднородности плазмы. Определение напряженности поля, необходимой для поддержания стационарной плазмы. Кинетика распыления активных частиц ионной бомбардировкой. Взаимодействие ионов с поверхностью. Гетерогенные химические реакции.
презентация [723,6 K], добавлен 02.10.2013Механизм функционирования Солнца. Плазма: определение и свойства. Особенности возникновения плазмы. Условие квазинейтральности плазмы. Движение заряженных частиц плазмы. Применение плазмы в науке и технике. Сущность понятия "циклотронное вращение".
реферат [29,2 K], добавлен 19.05.2010Фундаментальные физические взаимодействия. Гравитация. Электромагнетизм. Слабое взаимодействие. Проблема единства физики. Классификация элементарных частиц. Характеристики субатомных частиц. Лептоны. Адроны. Частицы - переносчики взаимодействий.
дипломная работа [29,1 K], добавлен 05.02.2003Возникновение плазмы. Квазинейтральность плазмы. Движение частиц плазмы. Применение плазмы в науке и технике. Плазма - ещё мало изученный объект не только в физике, но и в химии (плазмохимии), астрономии и многих других науках.
реферат [43,8 K], добавлен 08.12.2003Ускорители заряженных частиц как устройства, в которых под действием электрических и магнитных полей создаются и управляются пучки высокоэнергетичных заряженных частиц. Общая характеристика высоковольтного генератора Ван-де-Граафа, знакомство с функциями.
презентация [4,2 M], добавлен 14.03.2016Электродинамические параметры плазмы как материальной среды, в которой распространение электромагнитных волн сопровождается частотной дисперсией. Характеристика взаимодействия частиц плазмы между собой кулоновскими силами притяжения и отталкивания.
курсовая работа [67,4 K], добавлен 28.10.2011Характеристика основных стадий гетерогенного взаимодействия - адсорбции, химической реакции и десорбции. Содержание теории активных центров Лангмюра-Хиншельвуда. Закономерности взаимодействия химически активных частиц с поверхностью в условиях плазмы.
презентация [691,9 K], добавлен 02.10.2013Ускорители заряженных частиц — устройства для получения заряженных частиц больших энергий, один из основных инструментов современной физики. Проектирование и испытание предшественников адронного коллайдера, поиск возможности увеличения мощности систем.
реферат [685,8 K], добавлен 01.12.2010Энергетическое разрешение полупроводникового детектора. Механизмы взаимодействия альфа-частиц с веществом. Моделирование прохождения элементарных частиц через вещество с использованием методов Монте–Карло. Потери энергии на фотоядерные взаимодействия.
курсовая работа [502,5 K], добавлен 07.12.2015Состав газоразрядной плазмы. Восстановление плазмой нейтральности. Энергетический спектр тяжелых частиц (атомов и молекул). Столкновения частиц в плазме. Диффузия и амбиполярная диффузия в плазме. Механизмы эмиссии электронов из катода в газовом разряде.
контрольная работа [66,6 K], добавлен 25.03.2016Рассмотрение основных особенностей изменения поверхности зонда в химически активных газах. Знакомство с процессами образования и гибели активных частиц плазмы. Анализ кинетического уравнения Больцмана. Общая характеристика гетерогенной рекомбинации.
презентация [971,2 K], добавлен 02.10.2013Применение методов ряда фундаментальных физических наук для диагностики плазмы. Направления исследований, пассивные и активные, контактные и бесконтактные методы исследования свойств плазмы. Воздействие плазмы на внешние источники излучения и частиц.
реферат [855,2 K], добавлен 11.08.2014Свойства всех элементарных частиц. Связь протонов и нейтронов в атомных ядрах. Классификация элементарных частиц. Величина разности масс нейтрона и протона. Гравитационные взаимодействия нейтронов. Экспериментальное значение времени жизни мюона.
реферат [24,3 K], добавлен 20.12.2011История исследования элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий. Минимальная модель электрослабого взаимодействия Глэшоу-Вайнберга-Салама и квантовой хромодинамики. Современные представления об иерархии структурных элементов микромира.
реферат [42,1 K], добавлен 30.01.2013Группа потенциалов "E F G H", имеющих размерность энергии. Зависимость термодинамических потенциалов от числа частиц. Энтропия как термодинамический потенциал. Термодинамические потенциалы многокомпонентных систем.
лекция [210,3 K], добавлен 26.06.2007Явление дифракции частиц. Структурные и магнитные характеристики вещества. Разложение волн по их частотному спектру. Свободное движение частицы. Волновой вектор монохроматической волны. Применение дифракции частиц для изучения физических объектов.
реферат [109,6 K], добавлен 21.12.2016Динамика частиц, захваченных геомагнитным полем, ее роль в механизме динамики космического изучения в околоземном пространстве. Геометрия радиационных поясов Земли. Ускорение частиц космического излучения. Происхождение галактических космических лучей.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 24.06.2015Основные свойства стандартного случайного числа. Потенциал парного взаимодействия частиц. Изучение метода Монте-Карло на примере работы алгоритма Метрополиса-Гастингса для идеальной Леннард-Джонсовской жидкости. Радиальная функция распределения частиц.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.08.2016Расчет основных параметров низкотемпературной газоразрядной плазмы. Расчет аналитических выражений для концентрации и поля пространственного ограниченной плазмы в отсутствие магнитного поля и при наличии магнитного поля. Простейшая модель плазмы.
курсовая работа [651,1 K], добавлен 20.12.2012
