Ioni-akustiset solitonit

Ioni-akustiset solitonit ovat plasmassa olevia solitonityyppejä , jotka ovat stabiileja yksittäisiä ionitiheyden puristumia , jotka etenevät avaruudessa muotoaan muuttamatta.

Yleiset periaatteet

Homogeenisessa plasmassa on mahdollista ioni-akustisten aaltojen olemassaolo , jotka riittävän suurella amplitudilla muuttuvat epälineaariseksi. Näiden aaltojen epälineaarisuus johtuu ensisijaisesti plasman hydrodynamiikan yhtälöiden konvektiivisesta termistä . Epälineaarisuuden esiintyminen johtaa ioni-akustisten aaltojen säteen etuosan jyrkkenemiseen, jota jossain vaiheessa kompensoi dispersio, joka päinvastoin pyrkii laajentamaan aaltopakettia. Solitoneissa dispersion leviämistä kussakin pisteessä tasapainottavat epälineaariset efektit.

Ioni-akustiset solitonit löydettiin kokeellisesti ensimmäisen kerran vuonna 1970 .

Yksiulotteinen approksimaatio

Yksinkertaisimmassa tapauksessa vahvasti ei-isotermisessä plasmassa, jossa elektronien lämpötila on paljon korkeampi kuin ionin lämpötila, yksiulotteiset epälineaariset ioni-akustiset aallot voidaan kuvata Korteweg-de Vries -yhtälöllä , jolla on seuraava dimensioton muoto:

{\frac {\partial n}{\partial t))+6n{\frac {\partial n}{\partial x))+{\frac {\partial ^{3}n}{\partial x ^{3}}}=0,

jossa muuttuja vastaa plasman ionipitoisuuden häiriötä. Korteweg-de Vries -yhtälössä on joukko ratkaisuja muodoltaan yksittäisten aaltojen muodossa: $n$

n={\frac {2a^{2}}{\cosh ^{2}\left(a(x-4a^{2}t)\right))),

missä on dimensioton solitonin amplitudi, joka on vapaa parametri. Tällaisen solitonin nopeus on . $a$ $v=4a^{2}$

Kaksiulotteinen approksimaatio

Kaksiulotteisessa geometriassa Korteweg-de Vriesin yhtälön yleistys on Kadomtsev-Petviashvili yhtälö , jonka muoto on:

{\frac {\partial }{\partial x))\left({\frac {\partial n}{\partial t))+6n{\frac {\partial n}{\partial x))+ {\frac {\partial ^{3}n}{\partial x^{3}}}\right)=\pm {\frac {\partial ^{2}n}{\partial y^{2}}} .

Ioni-ääniaallot vastaavat yhtälön oikealla puolella olevaa miinusmerkkiä. Tällä yhtälöllä on stabiileja yksinäisiä ratkaisuja muodossa:

n={\frac {2a^{2}}{\cosh ^{2}\left(a(x+ky)-(4a^{2}+k^{2})t\oikea)} },

jossa parametri määrittää ioni-akustisten solitonien suunnan suhteessa magneettikentän suuntaan. $k$

Katso myös

Magnetosonic solitonit

Kirjallisuus

Kroll N., Trivelpiece A. Plasmafysiikan perusteet (9.4. Solitonit ja ioni-äänityyppiset shokkiaallot). - M .: Mir, 1975. - S. 96-100. — 528 s.
Landau L. D. , Lifshits E. M. Fysikaalinen kinetiikka // Teoreettinen fysiikka. - M. : Fizmatlit, 2007. - T. 10. - 535 s.
Chen F. Johdatus plasmafysiikkaan. - M .: Mir, 1987. - 400 s.
Soliton in plasma - Encyclopedia of Physics -artikkeli
MQ Tran. Ioni-akustiset solitonit plasmassa: katsaus niiden kokeellisiin ominaisuuksiin ja niihin liittyviin teorioihin // Physica Scripta . - 1979. - Voi. 20 , ei. 3-4 . - s. 317 .

Kvasihiukkaset ( Luettelo kvasihiukkasista )
Perus	magnon Phonon Roton Plasmon alkuluku Elektroni Reikä Orbiton Fluctuon Phazon Holonia ja spinonia Quasimomonopol
Komposiitti	Dropleton Kokeilla polariton Polaron Biroton cooper pariskunta exciton Vanier - Motta Frenkel Biexciton Soliton FK-soliton Solitonit plasmassa Ioni-ääni Magnetoakustinen Langmuir Soliton Davydova
Luokitukset	Fermions Bosonit Anyons Hypoteettinen : Plectons