Dynamic structure factor of non-ideal dusty plasmas with finite size macroscopic particles
DOI:
https://doi.org/10.26577/rcph-2019-i2-11Abstract
Целью исследования является определение влияния конечного размера пылевых частиц на статические и динамические характеристики пылевой компоненты плазмы. В качестве потенциала взаимодействия между пылинками используется модельное выражение, полученное из теории линейного диэлектрического отклика с диэлектрической функцией плазмы в приближении хаотических фаз. Статические структурные факторы пылевых частиц определены путем решения уравнения Орнштейна-Цернике в базовом гиперцепном приближении, которое неотъемлемо содержит модель абсолютно твердых сфер, рассчитываемых на основе уравнения Перкуса-Йевика. На кривых статических структурных факторов обнаружено появление максимумов и минимумов, свидетельствующих об образовании ближнего и дальнего порядка в расположении пылевых частиц. Динамический структурный фактор восстановлен с помощью только статического на основе самосогласованного метода моментов, который предполагает обращение в нуль его второй производной по частоте при . Таким образом, получено аналитическое выражение для динамического структурного фактора, которое справедливо в широкой области параметров неидеальной пылевой плазмы и больших плотностях упаковки. При малых плотностях упаковки динамические структурные факторы совпадают с результатами моделирования методом молекулярной динамики, а с ростом плотности упаковки максимумы на кривых динамических структурных факторов возрастают и смещаются влево или вправо по частоте в зависимости от волнового числа
References
2 Malmrose M.P., Marscher A.P., Jorstad S.G., Nikutta R. and Elitzur M., Astrophys. J. 732, 116, (2011).
3 Seok J.Y., Koo B.-C. and Nirasahita H., Astrophys. J. 807, 100, (2015).
4 Kersten H., Deutsch H., Stoffels E., Stoffels W.W., Kroesen G.M.W. and Hippler R., Contrib. Plasma Phys. 41, 598, (2001).
5 Walk R.M., Snyder J.A., Scrinivasan P., Kirch J., Diaz S.O., Blanco F.C., Shashurin A., Keidar M. and Sandler A.D., J. Pediatr. Surg. 48, 67, (2013).
6 Szetzen L., Hsiu-Feng C. and Chien-Ju C., J. Appl. Phys. 101, 113303 (2007).
7 Bacharis M., Coppins M. and Allen J.E., Phys. Plasmas 17, 042505 (2010).
8 Castaldo C., Ratynskaia S., Pericoli V., de Angelis U., Rypdal K., Pieroni L., Giovannozzi E., Maddaluno G., Marmolino C., Rufoloni A., Tuccillo A., Kretschmer M. and Morfill G.E., Nucl. Fusion 47, L5 (2007).
9 Tolias P., Ratynskaia S., De Angeli M., De Temmermen G., Ripamonti D., Riva G., Bykov I., Shalpegin A., Vignitchouk L., Brochard F., Bystrov k., Bardin S. and Litnovsky A., Plasma Phys. Control. Fusion 58, 025009 (2016).
10 Yousefi R., Davis A.B., Carmona-Reyes J., Matthews L.S. and Hyde T.W., Phys. Rev. E. 90, 033101 (2014).
11 Ramazanov T.S., Bastykova N.Kh., Ussenov Y.A., Kodanova S.K., Dzhumagulova K.N. and Dosbolayev M.K., Contrib. Plasma Phys. 52, 110-113, (2012).
12 Erimbetova L.T., Davletov A.E., Kudyshev Zh.A. and Mukhametkarimov Ye.S., Contrib. Plasma Phys. 53, 414-418, (2013).
13 Shahzad A. and He M.-G., Phys. Plasmas 23, 093708 (2016).
14 Nosenko V., Ivlev A.V. and Morfill G.E., Phys. Rev. Lett. 108, 135005 (2012).
15 Magyar P., Donkó Z., Kalman G.J. and Golden K.I., Phys. Rev. E 90, 023102 (2014).
16 Arkhipov Yu.V., Askaruly A., Davletov A.E., Dubovtsev D.Yu., Donkó Z., Hartman P., Korolov I., Conde L. and Tkachenko I.M., Phys. Rev. Lett. 119, 045001 (2017).
17 Khrapak S.A. and Thomas H.M., Phys. Rev. E 91, 033110 (2015).
18 Kundu M., Avinash K., Sen A. and Ganesh R., Phys. Plasmas 21, 103705 (2014).
19 Naumkin V.N., Lipaev A.M., Molotkov V.I., Zhukhovitskii D.I., Usachev A.D. and Thomas H.M., J. Phys.: Conf. Ser. 946, 012144 (2018).
20 Piel A., Block D., Meltzer A., Mulsow M., Schablinski J., Schella A., Wieben F. and Wilms J., Eur. Phys. J. D 72, 80, (2018).
21 Chiang C.-H. and Lin I., Phys. Rev. Lett. 77, 647-650, (1996).
22 Kostadinova E.G., Guyton F., Cameron A., Busse k., Liaw C., Matthews L.S. and Hyde T.W., Contrib. Plasma Phys., 58, 209-216 (2018).
23 Khrapak S.A. and Thomas H.M., Phys. Rev. E 91, 023108 (2015).
24 Marciante M. and Murillo M.S., Phys. Rev. Lett. 118, 025001 (2017).
25 Tolias P., Ratynskaia S. and de Anglis U., Phys. Rev. E 90, 053101 (2014).
26 Rios de Anda I., Statt A., Turci F. and Royall C.P., Contrib. Plasma Phys. 55, 172-179, (2015).
27 Mukhopadhyay A.K. and Goree J., Phys. Rev. Lett. 109, 165003 (2012).
28 Petrov O.F. and Fortov V.E., Contrib. Plasma Phys. 53, 767-777, (2013).
29 Xie B.S. and Yu M.Yu., Phys. Rev. E 62, 8501 (2000).
30 Davletov A.E., Yerimbetova L.T., Arkhipov Yu.V., Mukhametkarimov Ye.S., Kissan and Tkachenko I.M., J. Plasma Phys. 84, 905840410 (2018).
31 Wang Y.-L., Guo X.-Y. and Li Q.-S., Commun. Theor. Phys. 65, 247-253, (2016).
32 Lee M.-J. and Jung Y.-D., Eur. Phys. J. D 72, 33 (2018).
33 Lampe M. and Joyce G., Phys. Plasmas 22, 023704 (2015).
34 Momot A.I., Zagorodny A.G. and Orel I.S., Phys. Rev. E 95, 013212 (2017).
35 Fillippov A.V., Pal’ A.F., Starostin A.N. and Ivanov A.S., JETP. Lett. 83, 546, (2006).
36 Arkhipov Yu.V., Baimbetov F.B. and Davletov A.E., Contrib. Plasma Phys. 43, 258-260, (2003).
37 Baimbetov F.B., Davletov A.E., Kudyshev Zh.A. and Mukhametkarimov E.S.,
Contrib. Plasma Phys. 51, 533-536, (2011).
38 38 Davletov A.E., Arkhipov Yu.V. and Tkachenko I.M., Contrib. Plasma Phys. 56, 308-320, (2016).
39 Lado F., Phys. Rev. A 8, 2548-2552, (1973).
40 Lado F., Mol. Phys. 31, 1117-1127, (1976).
41 Kalman G. and Golden K.I., Phys. Rev. A 41, 5516, (1990).
42 Ott T., Baiko D.A., Kahlert H. and Bonitz M., Phys. Rev. E 87, 043102 (2013).
43 Arkhipov Yu.V., Askaruly A., Ballester D., Davletov A.E., Meirkanova G.M. and Tkachenko I.M., Phys. Rev. E 76, 026403 (2007).
44 Arkhipov Yu.V., Askaruly A., Ballester D., Davletov A.E., Tkachenko I.M. and Zwicknagel G., Phys. Rev. E 81, 026402 (2010).
