Langmuirovi solitoni
Langmuirovy solitony ( kavitony ) jsou typem solitonů v plazmatu , což jsou stabilní osamocené oblasti lokalizace Langmuirových vln šířících se prostorem beze změny jejich tvaru.
Langmuirovy solitony hrají zásadní roli v teorii turbulence Langmuirova plazmatu .
Obecné zásady
Je-li amplituda Langmuirových vln dostatečně vysoká, ponderomotorická síla působící z jejich strany na okolní plazmu začne znatelně měnit profil elektronové hustoty a vytlačovat elektrony z oblasti lokalizace vlnového paprsku. V tomto případě je pozorován opačný efekt: vlnový paprsek se objevuje v oblasti s nízkou hustotou elektronů, což zpomaluje jeho šíření, což souvisí s rozptylem Langmuirových vln v plazmatu. Pokud je v každém bodě vlnového paprsku disperzní efekt kompenzován nelineárním ponderomotorickým efektem, bude se taková konfigurace pole a plazmatu, nazývaná Langmuirův soliton nebo kaviton , šířit beze změny svého tvaru.
Langmuirovi solitoni byli experimentálně pozorováni poprvé v letech 1974-1975.
Matematický popis
V případě jednorozměrných Langmuirových vln v homogenním izotropním plazmatu je vývoj komplexní obálky vlnového paprsku popsán tzv. nelineární Schrödingerovou rovnicí :
Tato rovnice má rodinu stabilních stacionárních lokalizovaných řešení ve tvaru:
![{\displaystyle 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\}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d72ae4f01347eb99391360c8925c88c261edcec4)
kde , jsou libovolné parametry určující amplitudu a rychlost solitonu.
Ve dvourozměrných a trojrozměrných geometriích se Langmuirovi solitoni ukáží jako nestabilní a zhroutí se. Tento proces vede k urychlování elektronů plazmatu a v důsledku toho k turbulenci dynamiky plazmatu.
Viz také
Literatura
- Soliton v plazmě - článek encyklopedie fyziky
| Kvazičástice ( Seznam kvazičástic ) | |
|---|---|
| Základní | |
| Kompozitní |
|
| Klasifikace | |