بررسی امواج یون صوتی در پلاسماهای غبارآلود با یون‌های‌گرم، الکترون‌ها و پوزیترون‌های غیرگرمایی با توزیع کارنز

Abstract

در این پژوهش، امواج سالیتونی یون صوتی غیرخطی در یک سامانۀ پلاسمایی غباری شامل ذرات غبار زمینه با بار منفی، یون­های داغ دینامیکی، الکترون‌ها و پوزیترون‌ها با توزیع­‌های غیر گرمایی کارنز (Cairns distributions) بررسی شده است. با استفاده از روش اختلال کاهنده، معادلۀ دیفرانسیل غیرخطی حاکم بر این سامانه در دو مرحله به‌دست آورده شده است. در مرحلۀ اول با درنظر گرفتن توان­های مرتبۀ پایین‌تر یک معادلۀ دیفرانسیل غیرخطی، KdV به‌دست می‌آید. نتایج حاصل نشان می­دهد که در سامانۀ مورد نظر به ازای مقدار بحرانی ، ضریب غیرخطی معادلۀ مذکور صفر می­شود و این معادله نمی­تواند انتشار امواج سالیتونی در سامانه را توصیف کند. بنابراین در مرحلۀ بعد با در نظر گرفتن توان­های مرتبۀ بالاتر معادلۀ دیفرانیسل کورته وگ دی وری اصلاح شده را همانند بخش قبل با استفاده از روش اختلال کاهنده به‌دست می­آوریم. مطالعات انجام شده نشان می­دهد که ضرایب پاشندگی در هر دو حالت یکسان است؛ ولی ضریب غیرخطی برای حالت اصلاح شده اندکی پیچیده‌تر است. در هر دو حالت جواب­های ایستایی امواج سالیتونی بررسی شده­اند­ و تأثیر پارامترهای مختلف از جمله پارامتر غیرتعادلی برای الکترون­ها و پوزیترون­ها روی ساختار موج با جزئیات دقیق مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهد که هردو سالیتون مثبت و منفی می­توانند در این سامانه منتشر شوند؛ برخلاف توزیع ماکسولی که فقط سالیتون­های مثبت قابل انتشارند. همچنین حضور ذرات غیر تعادلی باعث افزایش دامنه و پهنای موج سالیتونی می­شود. از نتایج این تحقیق می­توان در سامانه­های پلاسمای فضایی و آزمایشگاهی استفاده کرد.

Keywords

• امواج یون صوتی
• توزیع کارنز
• پلاسماهای غیر تعادلی
• پلاسماهای الکترون- پوزیترون- یون-غبار (epid plasma)