Влияние внешнего магнитного поля и силы трения на динамические свойства системы заряженных частиц

  • K.N. Dzhumagulova НИИЭТФ, Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, Алматы http://orcid.org/0000-0002-2937-4482
  • T.S. Ramazanov НИИЭТФ, Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, Алматы http://orcid.org/0000-0001-7172-8005
  • R.U. Masheyeva НИИЭТФ, Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, Алматы http://orcid.org/0000-0002-6950-662X
  • M. Myrzaly НИИЭТФ, Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, Алматы http://orcid.org/0000-0002-8811-7099
  • Ye.O. Shalenov НИИЭТФ, Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, Алматы http://orcid.org/0000-0001-6469-6623
  • N. Atakanov НИИЭТФ, Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, Алматы
  • M.N. Jumagulov НИИЭТФ, Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, Алматы http://orcid.org/0000-0003-3125-5957

Аннотация

В работе описывается алгоритм метода молекулярной (ланжевеновой) динамики, моделируемая система и основные параметры, характеризующие систему. Представленная математическая модель построена для магнитоактивной пылевой плазмы с учетом влияния силы трения, обусловленной наличием окружающей среды (буферной плазмы). Для решения уравнений движения пылевых частиц была использована модифицированная численная схема Верле, полученная авторами работы. Математическая модель построена для двумерной системы, частицы которой взаимодействуют с помощью потенциала Юкава. Проведен анализ автокорреляционных функций скоростей пылевых частиц и их фурье преобразований для разных значений параметров магнитного поля, связи и трения. Обнаружено, что увеличение трения вызывает уменьшение доминирующего пика при фиксированном значении параметра магнитного поля. Данный пик соответствует комбинированному эффекту магнитного поля и сильных корреляций в системе. Полное исчезновение пика, соответствующего циклотронным колебаниям, обнаружено, когда сила трения равна нулю. Показано, что при небольшом трении усиление магнитного поля приводит к монотонному увеличению  высоты доминирующего пика, а при большом значении трения к его уменьшению. Это может быть объяснено тем что затухание ультразвуковых волн в среде увеличивается с увеличением частоты, однако более подробное описание этого эффекта может быть темой дальнейших исследований.
Ключевые слова: метод молекулярной динамики, алгоритм Верле, автокорреляционная функция скоростей, Фурье-преобразование, внешнее однородное магнитное   поле, сила трения

Литература

1 F.J. Rogers Activity expansion calculations for dense hydrogen // In Strongly Coupled Cou-lomb Systems / ed. G.J. Kalman, J.M. Rommel, K. Blagoev ( NY.: Plenum Press, 1999), p. 15.

2 S. Nunomura, D. Samsonov, S. Zhdanov and G. Morfill, Phys. Rev. Lett. 96, 015003 (2006).

3 A. Shahzad, M.G. He, Physics of Plasmas 23, 093708 (2016).

4 V.N. Tsytovich, Phys. Usp. 40, 53-94 (1997).

5 V. Fortov, Nauka i zhizn 7, 42-46 (2005). (in Russ)

6 V.P. Semyonov, A.V. Timofeev, Journal of Physics: Conference Series 774, 012171 (2016).

7 E. Rabani, J.D. Gezelter and B.J. Berne, J. Chem. Phys. 107, 6867 (1997).

8 K.N. Dzhumagulova, R.U. Masheyeva, T. Ott, P. Hartmann, T.S. Ramazanov, M. Bonitz and Z. Donko, Physical Review E 93, 063209 (2016).

9 T. Ott, M. Bonitz, P. Hartmann and Z. Donko, Phys. Rev. E 83, 046403 (2011).

10 M. Bonitz, Z. Donkó, T. Ott, H. Kählert and P. Hartmann, Phys. Rev. Lett. 105, 055002 (2010).
11 A. Bouchoule, L. Boufendi. Plasma sources Sci. Technol. 2, 204 (1993).

12 Y. Feng, J. Goree, B. Liu, T.P. Intrator and M.S. Murillo, Phys. Rev. E 90, 013105 (2014).
13 M. Rosenberg, G.J. Kalman, P. Hartmann and Z. Donkó, Physical Review E 94, 033203 (2016).

14 T. Ott, M. Bonitz, Phys. Rev. Lett. 107, 135003 (2011).

15 T. Ott, H. Löwen and M. Bonitz, Phys. Rev. E 89, 013105 (2014).

16 K.N. Dzhumagulova, R.U. Masheeva, T.S. Ramazanov and Z. Donkó, Physical Review E 89, 033104 (2014).

17 K.N. Dzhumagulova, R.U. Masheyeva, T.S. Ramazanov, G. Xia, M.N. Kalimoldayev, and Z. Donko, Contrib. Plasma Phys. 58 217 (2018).

18 N. Dzhumagulova, R.U. Masheyeva, T.S. Ramazanov, G. Xia, M.N. Kalimoldayev and Z. Donko, Matematicheskoe modelirovanie 30 (3), 135-146 (2018) (in Russ)

19 K.N. Dzhumagulova, T.S. Ramazanov, J. Phys.: Conf. Ser. 905, 012022 (2017).

20 W. Kong, F. Yang, S. Liu, F. Shi, Physics of Plasmas 23, 103705 (2016).

21 A. Beraudo, A. De Pace, W.M. Alberico and A. Molinari, Nuclear Physics A 831, 59-90 (2009).

22 L.-J. Hou, P.K. Shukla, A. Piel and Z.L. Mikovi, Phys. Plasmas 16, 073704 (2009).

23 W. Chun-Shang, J. Goree and Z. Haralson, IEEE Trans. Plasma Sci., 46, 763 (2018).

24 H. Charan, R. Journal of Physics: Conference Series 759, 012061 (2016).

25 K.N. Dzhumagulova, R.U. Masheeva, T.S. Ramazanov and Z. Donkó, Physical Review E 89, 033104 (2014).
Как цитировать
DZHUMAGULOVA, K.N. et al. Влияние внешнего магнитного поля и силы трения на динамические свойства системы заряженных частиц. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), [S.l.], v. 76, n. 1, p. 32-41, apr. 2021. ISSN 2663-2276. Доступно на: <https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/1340>. Дата доступа: 11 may 2021 doi: https://doi.org/10.26577/RCPh.2021.v76.i1.04.
Раздел
Физика плазмы

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Особенность: этот модуль требует, что бы был включен хотя бы один модуль статистики/отчетов. Если ваши модули статистики возвращают больше одной метрики, то пожалуйста также выберите главную метрику на странице настроек сайта администратором и/или на страницах настройки управляющего журналом.