Динамические свойства пылевой плазмы

Атомистическое моделирование и теория
конденсированного состояния и неидеальной плазмы
Научный коллектив под руководством проф. Г.Э.Нормана

Средняя кинетическая энергия пылевых частиц является важной величиной при исследовании различных процессов в пылевой плазме [1]. Ряд экспериментов [2-4] по пылевой плазме показал "разогрев" (увеличение кинетической энергии) пылевых частиц до температуры порядка десятков эВ, что на порядки превосходит температуры электронов, ионов и нейтрального газа. Под температурой пылевых частиц имеется ввиду средняя кинетическая энергия движения пылевых частиц, а не температура поверхности пылинок.

Кинетическая температура пылинок определяется балансом "нагрева" и "охлаждения" пылевых частиц. Считается, что охлаждение главным образом обусловлено трением пылинок о нейтральный газ. Столкновения с нейтральным газом комнатной температуры разогревают пылевые частицы только до комнатной температуры, в то время как в эксперименте наблюдается "разогрев" пылинок до температур на несколько порядков больше комнатной температуры. В литературе представлено множество механизмов для объяснения высокой кинетической температуры пылевых частиц. Однако учёт различных факторов (флуктуаций электростатического поля в плазме и флуктуаций заряда пылинок, взаимодействия стохастических флуктуаций заряда пылинок с электрическим полем, флуктуаций концентрации ионов, запаздывания зарядки пылинки в постоянном поле) не даёт объяснения "аномального разогрева" пылевых частиц до наблюдаемых в эксперименте кинетических температур. В этой связи большой интерес представляет анализ возможных механизмов "разогрева" пылевых частиц.

1. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А., Молотков В.И., Петров О.Ф. // УФН. 2004. Т. 174. С. 495.

2. Quinn R.A. and Goree J. // Physics of Plasmas. 2000. V. 7. N. 10. P. 3904.

3. Samarian A.A., James B.W., Vladimirov S.V., and Cramer N.F. // Phys. Rev. E. 2001. V. 64. P. 025402(R).

4. Жаховский В.В., Молотков В.И., Нефедов А.П., Торчинский В.М., Храпак А.Г., Фортов В.Е. // Письма в ЖЭТФ. 1997. Т. 66. В. 6. С. 392.