Низкочастотные ионные колебания при разлете ультрахолодной плазмы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты расчетов методом молекулярной динамики низкочастотных ионных колебаний в ультрахолодной плазме, наблюдавшихся ранее в эксперименте. Обнаружены осцилляции радиальной скорости ионов и изменение направления их потоков при разлете ультрахолодной плазмы в квадрупольном магнитном поле. Это связано с влиянием магнитного поля на дисбаланс зарядов, которое приводит к одновременному существованию потенциальных ям как для электронов, так и для ионов. Также обнаружены колебания ионной температуры с частотой, близкой к ионной плазменной частоте. Получено удовлетворительное согласие с экспериментом.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Я. Бронин

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: bzelener@mail.ru
Россия, г. Москва

Е. В. Вихров

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: bzelener@mail.ru
Россия, г. Москва

Б. Б. Зеленер

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: bzelener@mail.ru
Россия, г. Москва

Б. В. Зеленер

Объединенный институт высоких температур РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: bzelener@mail.ru
Россия, г. Москва

Список литературы

  1. Bergeson S.D., Baalrud S.D., Ellison C.L. et al. Exploring the Crossover between High-energy-density Plasma and Ultracold Neutral Plasma Physics // Phys. Plasmas. 2019. V. 26. P. 10.
  2. Killian T.C., Pattard T., Pohl T., Rost J.M. Ultracold Neutral Plasmas // Phys. Rep. 2007. V. 449. P. 77.
  3. Lyon M., Rolston S. Ultracold Neutral Plasmas // Rep. Prog. Phys. 2016. V. 80. P. 017001.
  4. Zelener B.B., Vilshanskaya E.V., Morozov N.V. et al. Steady-state Ultracold Plasma Created by Continuous Photoionization of Laser Cooled Atoms // Phys. Rev. Lett. 2024. V. 132. P. 115301.
  5. McQuillen P., Strickler T., Langin T. Ion Temperature Evolution in an Ultracold Neutral Plasma // Phys. Plasmas. 2015. V. 22. № 3. P. 033513.
  6. Kulin S., Killian T.C., Bergeson S.D., Rolston S.L. Plasma Oscillations and Expansion of an Ultracold Neutral Plasma // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. № 2. P. 318.
  7. Fletcher R.S., Zhang X.L., Rolston S.L. Observation of Collective Modes of Ultracold Plasmas // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. № 10. P. 105003.
  8. Twedt K.A., Rolston S.L. Electronic Detection of Collective Modes of an Ultracold Plasma // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 108. № 6. P. 065003.
  9. Bronin S.Y., Vikhrov E.V., Saakyan S.A. et al. Electronic Resonances in Expanding Non-neutral Ultracold Plasma // Phys. Plasmas. 2024. V. 31. P. 033507.
  10. Zhang X.L., Fletcher R.S., Rolston S.L. et al. Ultracold Plasma Expansion in a Magnetic Field // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. № 23. P. 235002.
  11. Pak C., Billings V., Schlitters M. et al. Preliminary Study of Plasma Modes and Electron-ion Collisions in Partially Magnetized Strongly Coupled Plasmas // Phys. Rev. E. 2024. V. 109. P. 015201.
  12. Gorman G.M., Warrens M.K., Bradshaw S.J., Killian T.C. Magnetic Confinement of an Ultracold Neutral Plasma // Phys. Rev. Lett. 2021. V. 126. № 8. P. 085002.
  13. Bronin S.Y., Vikhrov E.V., Zelener B.B., Zelener B.V. Ultracold Plasma Expansion in Quadrupole Magnetic Field // Phys. Rev. E. 2023. V. 108. № 4. P. 045209.
  14. Schlitters M., Miller M., Farley B. Bergeson S.D. Comment on “Ultracold Plasma Expansion in Quadrupole Magnetic Field” // Phys. Rev. E. 2024. V. 110. P. 027201.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость ∆N / N0 от r / σ0 при различных значениях β и t /τexp: 1 – t /τexp = 2.5, 2 – 5.0, 3 – 7.5: сплошные линии – β = 6.7 (а) и 38 (б); штриховые – β = 0, σ0 = 0.015 (а) и 0.087 см (б).

Скачать (28KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость ионной потенциальной энергии U / Te0 от r / σ0 для различных значений β и t /τexp: (а) – β = 6.7, 1 – t /τexp = 0.10, 2 – 0.25, 3 – 0.50, 4 – 1.50; (б) – β = 38, 1 – t /τexp= 0.5, 2 – 1.5, 3 – 2.5, 4 – 5.0.

Скачать (22KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость нормированной радиальной скорости ионов, усредненной по угловым координатам = τexp /r от времени при r / σ0 = 1.25 и различных значений β: 1 – β = 0, 2 – 6.7, 3 – 38.0, 4 – эксперимент [14].

Скачать (13KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость радиальной vir = τexpvir / r (сплошная линия) и поперечной vi θ = τexpvi θ / r (штриховая) ионных скоростей от cosθ при β = 38 и r / σ0 = 1.25: (a) – t /τexp = 1, (б) – 5, (в) – 8.

Скачать (21KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость средней по объему Ti от времени: 1 – Te0 = 400 К, 2 – 200, 3 – 100, 4 – 50.

Скачать (15KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».