Bohmisk diffusion

Bohmisk diffusion är en onormalt snabb process för att utjämna koncentrationen av plasmapartiklar i en riktning vinkelrät mot kraftlinjerna i ett externt magnetfält . För första gången, baserat på empiriska data , föreslogs det av David Bohm 1949 .

Diffusionsprocessen i ett magnetoaktivt plasma beror i huvudsak på i vilken riktning den riktade rörelsen av partiklar sker. När man rör sig längs kraftlinjerna för ett externt magnetfält bestäms diffusionshastigheten av partiklarnas temperatur och frekvensen av deras kollisioner med varandra och med neutrala partiklar. I den tvärgående riktningen spelas en betydande roll av närvaron av ett magnetiskt fält, vilket leder till partiklars spiralformade rörelse, vilket avsevärt begränsar diffusionshastigheten. Beräkningar visar att diffusionskoefficienten över magnetfältet bör ha formen [1]

{\displaystyle D_{\perp }=D{\frac {\nu _{ea}^{2}}{\omega _{ce}^{2))))

där D är diffusionskoefficienten i frånvaro av ett magnetfält, är frekvensen av kollisioner av elektroner med neutrala atomer , är elektroncyklotronfrekvensen ( B är den magnetiska induktionen av det externa magnetfältet, är elektronmassan ). Sålunda är diffusionskoefficienten omvänt proportionell mot kvadraten på magnetfältet. ${\displaystyle \nu _{ea))$ $\omega _{ce}=eB/m_{e}c$ $mig$

Experiment visar dock att diffusionen över magnetfältet är mycket snabbare. Empiriskt kan formeln för den tvärgående diffusionskoefficienten skrivas som [2]

D_{\perp }={\frac {gcT_{e}}{eB}}

där är elektrontemperaturen uttryckt i energienheter, c , e är ljusets hastighet respektive elementarladdningen . Den dimensionslösa faktorn g har ett värde av enhetsordningen. Om , diffusionskoefficienten kallas Bohmian. Det var i denna form som den spelades in 1949 av David Bohm. Således är Bohm-diffusionskoefficienten omvänt proportionell mot endast den första effekten av det externa magnetfältet. Dessutom är förhållandet mellan koefficienten för böhmisk diffusion och koefficienten för transversell diffusion på grund av kollisioner [ 2] : $T_{e}$ $g=1/16$ $D_{B}$ ${\displaystyle D_{\nu ))$

{\frac {D_{B}}{D_{\nu }}}={\frac {g\omega _{ce}}{\nu _{ea}}}

Således dominerar Bohm-diffusion vid tillräckligt starka magnetfält.

Den fysiska karaktären av Bohm-diffusion består i utvecklingen av en driftavledande instabilitet i plasman , vilket leder till plasmaturbulens . I ett turbulent plasma påskyndas alla transportprocesser .

Anteckningar

↑ N. Kroll, A. Trivelpiece. § 14. Klassisk och böhmisk diffusion // Fundamentals of Plasma Physics = Principles of Plasma Physics / A. M. Dykhne. - M . : Mir, 1975. - S. 25 -28. — 525 sid.
↑ 1 2 V. E. Gollant, A. P. Zhilinsky, S. A. Sacharov. Grunderna i plasmafysik. - M .: Atomizdat , 1977. - S. 326. - 384 sid. - 6200 exemplar.

Litteratur

Bohmian diffusion - Encyclopedia of Physics artikel