Низкочастотные ионные колебания при разлете ультрахолодной плазмы

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Представлены результаты расчетов методом молекулярной динамики низкочастотных ионных колебаний в ультрахолодной плазме, наблюдавшихся ранее в эксперименте. Обнаружены осцилляции радиальной скорости ионов и изменение направления их потоков при разлете ультрахолодной плазмы в квадрупольном магнитном поле. Это связано с влиянием магнитного поля на дисбаланс зарядов, которое приводит к одновременному существованию потенциальных ям как для электронов, так и для ионов. Также обнаружены колебания ионной температуры с частотой, близкой к ионной плазменной частоте. Получено удовлетворительное согласие с экспериментом.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

С. Бронин

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: bzelener@mail.ru
Ресей, г. Москва

Е. Вихров

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: bzelener@mail.ru
Ресей, г. Москва

Б. Зеленер

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: bzelener@mail.ru
Ресей, г. Москва

Б. Зеленер

Объединенный институт высоких температур РАН

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: bzelener@mail.ru
Ресей, г. Москва

Әдебиет тізімі

  1. Bergeson S.D., Baalrud S.D., Ellison C.L. et al. Exploring the Crossover between High-energy-density Plasma and Ultracold Neutral Plasma Physics // Phys. Plasmas. 2019. V. 26. P. 10.
  2. Killian T.C., Pattard T., Pohl T., Rost J.M. Ultracold Neutral Plasmas // Phys. Rep. 2007. V. 449. P. 77.
  3. Lyon M., Rolston S. Ultracold Neutral Plasmas // Rep. Prog. Phys. 2016. V. 80. P. 017001.
  4. Zelener B.B., Vilshanskaya E.V., Morozov N.V. et al. Steady-state Ultracold Plasma Created by Continuous Photoionization of Laser Cooled Atoms // Phys. Rev. Lett. 2024. V. 132. P. 115301.
  5. McQuillen P., Strickler T., Langin T. Ion Temperature Evolution in an Ultracold Neutral Plasma // Phys. Plasmas. 2015. V. 22. № 3. P. 033513.
  6. Kulin S., Killian T.C., Bergeson S.D., Rolston S.L. Plasma Oscillations and Expansion of an Ultracold Neutral Plasma // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. № 2. P. 318.
  7. Fletcher R.S., Zhang X.L., Rolston S.L. Observation of Collective Modes of Ultracold Plasmas // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. № 10. P. 105003.
  8. Twedt K.A., Rolston S.L. Electronic Detection of Collective Modes of an Ultracold Plasma // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 108. № 6. P. 065003.
  9. Bronin S.Y., Vikhrov E.V., Saakyan S.A. et al. Electronic Resonances in Expanding Non-neutral Ultracold Plasma // Phys. Plasmas. 2024. V. 31. P. 033507.
  10. Zhang X.L., Fletcher R.S., Rolston S.L. et al. Ultracold Plasma Expansion in a Magnetic Field // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. № 23. P. 235002.
  11. Pak C., Billings V., Schlitters M. et al. Preliminary Study of Plasma Modes and Electron-ion Collisions in Partially Magnetized Strongly Coupled Plasmas // Phys. Rev. E. 2024. V. 109. P. 015201.
  12. Gorman G.M., Warrens M.K., Bradshaw S.J., Killian T.C. Magnetic Confinement of an Ultracold Neutral Plasma // Phys. Rev. Lett. 2021. V. 126. № 8. P. 085002.
  13. Bronin S.Y., Vikhrov E.V., Zelener B.B., Zelener B.V. Ultracold Plasma Expansion in Quadrupole Magnetic Field // Phys. Rev. E. 2023. V. 108. № 4. P. 045209.
  14. Schlitters M., Miller M., Farley B. Bergeson S.D. Comment on “Ultracold Plasma Expansion in Quadrupole Magnetic Field” // Phys. Rev. E. 2024. V. 110. P. 027201.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Dependence of ∆N / N0 on r / σ0 for different values of β and t /τexp: 1 – t /τexp = 2.5, 2 – 5.0, 3 – 7.5: solid lines – β = 6.7 (a) and 38 (b); dashed lines – β = 0, σ0 = 0.015 (a) and 0.087 cm (b).

Жүктеу (28KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Dependence of ionic potential energy U / Te0 on r / σ0 for different values of β and t /τexp: (a) – β = 6.7, 1 – t /τexp = 0.10, 2 – 0.25, 3 – 0.50, 4 – 1.50; (b) – β = 38, 1 – t /τexp= 0.5, 2 – 1.5, 3 – 2.5, 4 – 5.0.

Жүктеу (22KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Dependence of the normalized radial velocity of ions, averaged over angular coordinates = τexp /r on time at r / σ0 = 1.25 and different values of β: 1 – β = 0, 2 – 6.7, 3 – 38.0, 4 – experiment [14].

Жүктеу (13KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Dependence of the radial vir = τexpvir / r (solid line) and transverse vi θ = τexpvi θ / r (dashed line) ion velocities on cosθ at β = 38 and r / σ0 = 1.25: (a) – t /τexp = 1, (b) – 5, (c) – 8.

Жүктеу (21KB)
Метадеректер
6. Рис. 5. Зависимость средней по объему Ti от времени: 1 – Te0 = 400 К, 2 – 200, 3 – 100, 4 – 50.

Жүктеу (15KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024