Ion-akustiske solitoner

Ion-akustiske solitoner er en type solitoner i plasma , som er stabile solitære kompressioner af iontæthed , der udbreder sig i rummet uden at ændre deres form.

Generelle principper

I et homogent plasma er eksistensen af ion-akustiske bølger mulig , som ved en tilstrækkelig høj amplitude bliver ulineære. Ikke-lineariteten af disse bølger skyldes primært det konvektive led i plasmahydrodynamikkens ligninger . Tilstedeværelsen af ikke-linearitet fører til en stejlering af fronten af strålen af ion-akustiske bølger, som på et tidspunkt kompenseres af spredning, som tværtimod har en tendens til at udvide bølgepakken. Hos solitoner er spredningsspredning ved hvert punkt afbalanceret af ikke-lineære effekter.

Ion-akustiske solitoner blev eksperimentelt opdaget for første gang i 1970 .

Endimensionel tilnærmelse

I det enkleste tilfælde af et stærkt nonisotermt plasma, hvor elektrontemperaturen er meget højere end iontemperaturen, kan endimensionelle ikke-lineære ion-akustiske bølger beskrives ved Korteweg-de Vries-ligningen , som har følgende dimensionsløse form:

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

hvor variablen svarer til forstyrrelsen af ionkoncentrationen i plasmaet. Korteweg-de Vries-ligningen har en familie af løsninger i form af solitære bølger af formen: $n$

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

hvor er den dimensionsløse soliton-amplitude, som er en fri parameter. Hastigheden af en sådan soliton er . $-en$ $v=4a^{2}$

Todimensionel tilnærmelse

I todimensionel geometri er en generalisering af Korteweg-de Vries-ligningen Kadomtsev-Petviashvili-ligningen , som har formen:

{\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}}} .

Ion-lydbølger svarer til minustegnet på højre side af ligningen. Denne ligning har stabile solitære løsninger af formen:

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

hvor parameteren bestemmer orienteringen af ion-akustiske solitoner i forhold til retningen af det magnetiske felt. $k$

Se også

Magnetsoniske solitoner

Litteratur

Kroll N., Trivelpiece A. Fundamentals of plasma physics (9.4. Solitoner og chokbølger af ion-lyd type). - M . : Mir, 1975. - S. 96-100. — 528 s.
Landau L. D. , Lifshits E. M. Fysisk kinetik // Teoretisk fysik. - M. : Fizmatlit, 2007. - T. 10. - 535 s.
Chen F. Introduktion til plasmafysik. — M .: Mir, 1987. — 400 s.
Soliton i plasma - Encyclopedia of Physics artikel
MQ Tran. Ionakustiske solitoner i et plasma: En gennemgang af deres eksperimentelle egenskaber og relaterede teorier // Physica Scripta . - 1979. - Bd. 20 , nej. 3-4 . — S. 317 .

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