Влияние внешнего магнитного поля и силы трения на динамические свойства системы заряженных частиц
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2021.v76.i1.04Ключевые слова:
метод молекулярной динамики, алгоритм Верле, автокорреляционная функция скоростей, Фурье-преобразование, внешнее однородное магнитное поле, сила тренияАннотация
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
Библиографические ссылки
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).
