Jon-akustiska solitoner

Jon-akustiska solitoner är en typ av solitoner i plasma , som är stabila ensamma kompressioner av jondensitet , som fortplantar sig i rymden utan att ändra sin form.

Allmänna principer

I ett homogent plasma är förekomsten av jonakustiska vågor möjlig , som vid en tillräckligt hög amplitud blir olinjära. Icke-linjäriteten hos dessa vågor beror främst på den konvektiva termen i plasmahydrodynamikens ekvationer . Närvaron av olinjäritet leder till en brantare framkant av strålen av jonakustiska vågor, som vid någon tidpunkt kompenseras av dispersion, som tvärtom tenderar att expandera vågpaketet. Hos solitoner balanseras spridningsspridning vid varje punkt av olinjära effekter.

Jon-akustiska solitoner upptäcktes experimentellt för första gången 1970 .

Endimensionell approximation

I det enklaste fallet av ett starkt icke-isotermiskt plasma, där elektrontemperaturen är mycket högre än jontemperaturen, kan endimensionella olinjära jon-akustiska vågor beskrivas med Korteweg-de Vries-ekvationen , som har följande dimensionslösa form:

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

där variabeln motsvarar störningen av jonkoncentrationen i plasman. Korteweg-de Vries ekvation har en familj av lösningar i form av ensamma vågor av formen: $n$

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

var är den dimensionslösa solitonamplituden, som är en fri parameter. Hastigheten för en sådan soliton är . $a$ $v=4a^{2}$

Tvådimensionell approximation

I tvådimensionell geometri är en generalisering av Korteweg-de Vries-ekvationen Kadomtsev-Petviashvili-ekvationen , 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}}} .

Jon-ljudvågor motsvarar minustecknet på höger sida av ekvationen. Denna ekvation har stabila solitära lösningar av formen:

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

där parametern bestämmer orienteringen av jonakustiska solitoner med avseende på magnetfältets riktning. $k$

Se även

Magnetoniska solitoner

Litteratur

Kroll N., Trivelpiece A. Fundamentals of plasma physics (9.4. Solitoner och stötvågor av jon-ljudtyp). - M . : Mir, 1975. - S. 96-100. — 528 sid.
Landau L. D. , Lifshits E. M. Fysisk kinetik // Teoretisk fysik. - M. : Fizmatlit, 2007. - T. 10. - 535 sid.
Chen F. Introduktion till plasmafysik. — M .: Mir, 1987. — 400 sid.
Soliton i plasma - Encyclopedia of Physics artikel
MQ Tran. Ion akustiska solitoner i ett plasma: en översyn av deras experimentella egenskaper och relaterade teorier // Physica Scripta . - 1979. - Vol. 20 , nej. 3-4 . — S. 317 .

Kvasipartiklar ( Lista över kvasipartiklar )
Elementärt	magnon Phonon Roton Plasmon primeson Elektron Hål Orbiton Fluktuon Phazon Holon och spinon Quasimomonopol
Sammansatt	Dropleton Prova polariton Polaron Biroton Cooper par exciton Vanier - Motta Frenkel Biexciton Soliton FK-soliton Solitoner i plasma Jon-ljud Magnetoakustisk Langmuir Soliton Davydova
Klassificeringar	Fermioner Bosoner Vem som helst Hypotetisk : Plektoner