Сравнение метода интегральных уравнений с результатами Монте-Карло моделирования для радиальных функций распределения частиц в пылевой плазме
Ключевые слова:
Пылевая плазма, эффекты экранировки, поляризация, модель взаимодействия частиц, радиальные функции распределения, интегральное уравнение Орнштейна-Цернике, метод Монте-КарлоАннотация
Представлен оригинальный подход для получения псевдопотенциальной модели взаимодействия между пылевыми частицами, которая одновременно учитывает иполяризацию, конечность размеров и эффект экранировки поля. Рассмотрение начинается с предположения, что пылевые частицы являются твердымипроводящими шарами, так что их взаимодействие между собой и взаимодействие с электронами и ионами буферной плазмы может быть аналитически интерпретировано в рамках метода электростатических изображений. После этого, теория перенормировки взаимодействия частиц в плазме, приводящая к так называемому обобщенному уравнению Пуассона-Больцмана, применяется для построения потенциала взаимодействия двух изолированных пылевых частиц, находящихся в буферный плазмы электронов и ионов. В дальнейшемуравнение Орнштейна-Цернике в гиперцепном приближении решается численно и изучаетсяповедение радиальных функций распределения пылинок. При этом система твердых шариков фактически подменяется системой точечных зарядов с некоторой эффективной концентрацией, полученной путем введенияпоправкиван-дер-Ваальса. Проведено прямое сравнение с результатами Монте-Карло моделирования и найдено достаточно хорошее согласие для радиальной функции распределения при относительно высоких значениях параметра связи пылевых частиц.
Библиографические ссылки
2 Saranin V.A., Mayer V.V. Interaction of two charged conducting balls: theory and experiment// Physics – Uspekhi. V. – 2010. – Vol. 53 – P. 1067-1074.
3 ArkhipovYu.V., Baimbetov F.B., Davletov A.E. Self-consistent chemical model of partially ionized plasmas// Phys. Rev. E. – 2011. – Vol. 83. – P. 016405.
4 Tsytovich V., de Angelis U. Kinetic theory of dusty plasmas. III. Dust–dust collision integrals// Phys. Plasmas. – 2001. – Vol. 8. – P. 1141.
5 Khrapak S., Klumov B., Morfill G. Electric Potential Around an Absorbing Body in Plasmas: Effect of Ion-Neutral Collisions// Phys. Rev. Lett. – 2008. – Vol. 100. – P. 225003.
6 Khrapak S.A., Ivlev А. К, Моrfill G. Е. Interaction potential of microparticles in a plasma: Role of collisions with plasma particles// Phys. Rev. E. – 2001. – Vol. 64. – P. 046403.
7 Filippov A.V., Zagorodny A.G., Starostin A.N., Momot A. Kinetic description of the screening of the charge of macroparticles in a nonequilibrium plasma// JETP Lett. – 2008. – Vol. 86. – P. 761-766.
8 Lampe M., Goswami R., Sternovsky Z., Robertson S., Gavrishchaka V., Ganguli G., Joyce G. Trapped ion effect on shielding, current flow, and charging of a small object in a plasma// Phys. Plasmas. – 2003. – Vol. 10. – P. 1500-1513.
9 Tolias P., Ratynskaia S. Screening in weakly ionized dusty plasmas; effect of dust density perturbations// Phys. Plasmas. – 2013. – Vol. 20. – P. 023702.
10 Lisin Е.А., Vaulina O.S. Formation of layered structures of particles with anisotropic pair interaction// EPL – 2013. – Vol. 103. – P. 55002.
11 Vaulina O.S., Lisin Е.А., Gavrikov A.V., Petrov O.F., Fortov V.E. Determination of Pair Interaction Forces between Particles in Nonideal Dissipative Systems// Phys. Rev. Lett. – 2009. – Vol. 103. – P. 035003.
12 Starrett C.E., Saumon D. A simple method for determining the ionic structure of warm dense matter// High Energy Density Physics. – 2014. –Vol.10. – P. 35-42.
13 Dutta S.,Dufty J. Classical representation of a quantum system at equilibrium: Applications// Phys. Rev. E. – 2013. – Vol. 87. – P. 032102.
14 Fortov V. E., Petrov O. F., Vaulina O. S. Dusty-Plasma Liquid in the Statistical Theory of the Liquid State // Phys. Rev. Lett. – 2008. – Vol. 101. – P. 195003.
15 Erimbetova L.T., Davletov A.E., KudyshevZh.A., MukhametkarimovYe.S. Influence of Polarization Phenomena on Radial Distribution Function of Dust Particles// Contrib. Plasma Phys. – 2013. – Vol. 53. – P. 414-418.
16 Davletov A.E., Yerimbetova L.T., MukhametkarimovYe.S., Ospanova A.K. Finite size effects in the static structure factor of dusty plasmas// Phys. Plasmas. – 2014. – Vol. 21. – P. 073704.
