Magnetosonické solitony

Magnetosonické solitony jsou typem solitonů v plazmatu , které jsou stabilními osamělými kompresemi hustoty iontů , které se šíří prostorem, aniž by změnily svůj tvar.

Obecné zásady

V homogenním plazmatu umístěném ve vnějším magnetickém poli je možná existence magnetosonických vln , které se stávají nelineárními při dostatečně vysoké amplitudě. Nelinearita těchto vln je primárně způsobena konvektivním členem v rovnicích plazmové hydrodynamiky . Přítomnost nelinearity vede ke zostření čela paprsku magnetosonických vln, což je v určitém bodě kompenzováno disperzí, která má naopak tendenci vlnový balík rozšiřovat. V solitonech je rozptyl rozptylu v každém bodě vyvážen nelineárními efekty.

Jednorozměrná aproximace

V nejjednodušším případě silně neizotermického plazmatu, ve kterém je teplota elektronů mnohem vyšší než teplota iontů, lze jednorozměrné nelineární magnetosonické vlny popsat Korteweg-de Vriesovou rovnicí , která má následující bezrozměrný tvar:

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

kde proměnná n odpovídá narušení koncentrace iontů v plazmě. Korteweg-de Vriesova rovnice má rodinu řešení ve formě osamělých vln ve tvaru:

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

kde a je bezrozměrná solitonová amplituda, což je volný parametr. Rychlost takového solitonu je . $v=4a^{2}$

Dvourozměrná aproximace

Ve dvourozměrné geometrii je zobecněním Korteweg-de Vriesovy rovnice Kadomtsev-Petviashvili rovnice , která má tvar:

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

Magnetoakustické vlny odpovídají znaménku plus na pravé straně rovnice. V tomto případě se ukazuje, že kvazijednorozměrné solitony jsou nestabilní, ale existuje speciální třída stabilních řešení - tzv. lampy ( anglicky lump ) - dvourozměrné lokalizované solitony. Na rozdíl od jednorozměrných solitonů a dvourozměrných iontově akustických solitonů lampy padají v nekonečnu ne exponenciálně, ale podle mocninného zákona:

{\displaystyle n(x,y)\sim \left(x^{2}+y^{2}\right)^{-1))

Viz také

Literatura

Soliton v plazmě - článek encyklopedie fyziky
L. A. Artsimovič a R. Z. Sagdějev Fyzika plazmatu pro fyziky . - M .: Atomizdat , 1979. - S. 293 -296. — 316 s.

Kvazičástice ( Seznam kvazičástic )
Základní	magnon Phonon Roton Plasmon primeson Elektron Otvor Orbiton Fluktuon Phazon Holon a spinon Quasimomonopol
Kompozitní	Dropleton Zkusit polariton Polaron Biroton bednářský pár exciton Vanier - Motta Frenkel Biexciton Soliton FK-soliton Solitony v plazmě Iontový zvuk Magnetoakustické Langmuir Soliton Davydov
Klasifikace	Fermiony bosony Anyons Hypotetické : Plektony