Langmuir solitoner

Langmuir-solitoner ( cavitoner ) er en type solitoner i plasma , som er stabile ensomme regioner med lokalisering af Langmuir-bølger, der forplanter sig i rummet uden at ændre deres form.

Langmuir solitoner spiller en væsentlig rolle i teorien om Langmuir plasma turbulens .

Generelle principper

Hvis amplituden af Langmuir-bølgerne er høj nok, begynder den ponderomotive kraft, der virker fra deres side på det omgivende plasma, at ændre elektrondensitetsprofilen mærkbart , og forskyder elektroner fra bølgestrålelokaliseringsområdet. I dette tilfælde observeres den modsatte effekt: bølgestrålen vises i et område med en lav elektrontæthed, hvilket bremser spredningen, hvilket er forbundet med spredningen af Langmuir-bølger i plasmaet. Hvis spredningseffekten på hvert punkt i bølgestrålen kompenseres af en ikke-lineær ponderomotiv effekt, vil en sådan felt- og plasmakonfiguration, kaldet en Langmuir soliton eller caviton , forplante sig uden at ændre dens form.

Langmuir solitoner blev eksperimentelt observeret for første gang i 1974-1975.

Matematisk beskrivelse

I tilfælde af endimensionelle Langmuir-bølger i et homogent isotropt plasma, er udviklingen af den komplekse hylster af bølgestrålen beskrevet af den såkaldte ikke- lineære Schrödinger-ligning : $u(x, t)$

i{\frac {\partial u}{\partial t))+{\frac {\partial ^{2}u}{\partial x^{2))}+2|u|^{2} u=0

Denne ligning har en familie af stabile stationære lokaliserede løsninger af formen:

u(x,t)={\frac {2i\eta }{\cosh \left[2\eta (x-vt)\right]}}\exp \left\{{\frac {ivx}{ 2}}+i\left(4\eta ^{2}-{\frac {v^{2}}{4}}\right)t\right\}

hvor , er vilkårlige parametre, der specificerer henholdsvis amplituden og hastigheden af solitonen. $\eta$ $v$

I todimensionelle og tredimensionelle geometrier viser Langmuir solitoner sig at være ustabile og kollapser. Denne proces fører til accelerationen af plasmaelektronerne og, som en konsekvens, til turbulensen i plasmadynamikken.

Se også

Litteratur

Soliton i plasma - Encyclopedia of Physics artikel

Kvasipartikler ( Liste over kvasipartikler )
Elementære	magnon Phonon Roton Plasmon primeson Elektron Hul Orbiton Fluktuon Phazon Holon og spinon Quasimomonopol
Sammensatte	Dropleton Prøve polariton Polaron Biroton bødkerpar exciton Vanier - Motta Frenkel Biexciton Soliton FK-soliton Solitoner i plasma Ion-lyd Magnetoakustisk Langmuir Soliton Davydov
Klassifikationer	Fermioner Bosoner Enhver Hypotetisk : Plektoner