- Tytuł:
-
Wave propagation and diffusive transition of oscillations in space and laboratory pair plasmas
Propagacja fal i transport dyfuzyjny oscylacji plazmowych w kosmicznej i laboratoryjnej plazmie par cząstek (pair plasmas) - Autorzy:
-
Atamaniuk, B.
Turski, A. J. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/209330.pdf
- Data publikacji:
- 2009
- Wydawca:
- Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
- Tematy:
-
plazma pyłowa
plazma par cząstek
gaussowska i frakcjalna dyfuzja
plazma Własowa
dusty plasma
pair plasma
Gaussian and Fractional diffusion
Vlasov plasmas - Opis:
-
In view of applications to electron-positron pair-plasmas and fullerene pair-ion-plasmas containing ions or charged dust impurities, a thorough discussion is given of three - component plasmas. Space-time responses of multi-component linearized Vlasov plasmas on the basis of multiple integral equations are invoked. An initial value problem for Vlasov -Poisson/Ampere equations is reduced to the one multiple integral equation and the solution is expressed in terms of forcing function and its space-time convolution with the resolvent kernel. The forcing function is responsible for the initial disturbance and the resolvent is responsible for the equilibrium velocity distributions of plasma species. By use of resolvent equations, time-reversibility, space-reflexivity and the other symmetries are revealed. The symmetries carry on physical properties of Vlasov pair plasmas, e.g., conservation laws. Properly choosing equilibrium distributions for dusty pair plasmas, we can reduce the resolvent equation to: (I) the undamped dispersive wave equations, (II) wave-diffusive transport equation (III) and diffusive transport equations of oscillations. In the last case we have to do with anomalous diffusion employing fractional derivatives in time and space. Fractional diffusion equations account for typical "anomalous" features, which are observed in many systems, e.g. in the case of dispersive transport in amorphous semiconductors, liquid crystals, polymers, proteins, and biosystems.
Plazma elektronowo-pozytronowa (elektronowo-antyelektronowa) z domieszką pyłu lub ciężkich jonów często występuje w przyrodzie. Taka plazma może pojawić się w wewnętrznych obszarach dysków akrecyjnych (wirujące struktury uformowane przez pył i gaz zjonizowany) w otoczeniu czarnej dziury, w magnetosferach gwiazd neutronowych, w aktywnych jądrach galaktyk lub nawet w plazmie rozbłysków słonecznych. Odnośnie do plazmy laboratoryjnej wiadomo, że p-e plazma może być wzbudzona, ale czas jej trwania nie jest tak długi, by mogły uformować się koherentne struktury, takie jak fale plazmowe lub solitony. Można tę trudność obejść i korzystać z dostępnej długo utrzymującej się plazmy fulerenowej, składającej się z par 60 atomowych cząstek węgla pojedynczo i przeciwnie naładowanych, C₆₀⁺, C₆₀⁻ oraz plazmy par elektron - dziura ( e⁻, e⁺) w czystym półprzewodniku, w którym masy efektywne elektronu i dziury są równe. Podstawowym zagadnieniem pracy jest relacja rozkładów równowagowych składników tej plazmy do typu propagacji albo dyfuzyjnego transportu odpowiedzi plazmy na zaburzenie. Praca polega na ujednoliconym traktowaniu propagacji (transportu) w zlinearyzowanej wieloskładnikowej plazmie Własowa par cząstek wraz z ew. zanieczyszczeniami (ciężkie jony, pył) w oparciu o splotowe czasowo-przestrzenne równania całkowe. Badamy układ równań Własowa-Ampere'a/Poissona opisujący wieloskładnikową plazmę. Problem początkowy dla tych równań sprowadzamy do dwuwymiarowego równania całkowego i jego rozwiązanie jest wyrażone przy pomocy splotowego równania funkcji wymuszającej i jądra rozwiązującego. Funkcja wymuszająca jest odpowiedzialna za wzbudzenie początkowe oraz rezolwenta wynika z rozkładów równowagowych składników plazmy. Korzystając z równania rezolwenty, wykazano odwracalność w czasie, odbicie zwierciadlane w przestrzeni oraz można jeszcze ujawnić inne symetrie. Te symetrie zgodnie z twierdzeniem Noether odpowiedzialne są za fizyczne własności plazmy par cząstek, np. prawa zachowania. Odpowiednio dobierając rozkłady równowagowe składników plazmy, redukujemy równania na rezolwentę do: (I) nietłumionych równań falowych, (II) falowo-dyfuzyjnych równań transportu, (III) równań anomalnej dyfuzji oscylacji. W ostatnim przypadku mamy do czynienia z anomalną dyfuzją opisywaną frakcjalnymi (ułamkowymi) pochodnymi w czasie i przestrzeni. Frakcjalne równania dyfuzji odpowiadają za anomalne własności, które obserwuje się w wielu układach, np. w przypadku dyspersyjnego transportu w półprzewodnikach amorficznych, ciekłych kryształach, polimerach, proteinach i biosystemach. - Źródło:
-
Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej; 2009, 58, 4; 91-100
1234-5865 - Pojawia się w:
- Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł