Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время одной из актуальных, бурно развивающихся областей физики является физика нспдеальной плазмы. Исследование различных свойств неидеальной плазмы представляет большой интерес не только для множества практических приложений, но и для фундаментальных теоретических исследований многих природных явлений, новых структур и свойств вещества.
Непдеальной называют плазму, в которой средняя потенциальная энергия взаимодействия частиц сравнима с их средней тепловой энергией. Как известно, критерием неидеальности для плазмы служит параметр связи Г = е2/(а кв Г); где а - среднее расстояние между частицами, е - заряд электрона, Т - температура плазмы, ks - постоянная Больцмаиа. Тогда для непдеальной плазмы Г > 1 . В данном режиме плазма реализуется во многих экспериментальных установках и природных условиях. Например, в состоянии непдеальностп находится плазма многих астрофизических объектов (недра звезд, Солнце и др.). Такая плазма является рабочим телом газофазного ядерного реактора, встречается в импульсных лазерных установках. Непдеальная плазма является основным состоянием вещества во многих ударно-волновых и взрывных процессах. Она образуется при воз-іействии лазерного излучения и электронных пучков на твердые и жидкие мишени, в лампах накачки лазеров, в мощных источниках света, в юграппчном слое космических аппаратов при сильном торможении в плот-шх слоях атмосферы, в приэлектродных областях сильноточных разрядов. Гакже перспективным в области микроэлектроники является формнрова-піе пленок при взаимодействии неравновесной неидеальной плазмы различиях веществ с поверхностью твердого тела.
Хотя традиционные экпе^, , ментальные, методы исследования плазмы в [рпдеальном состоянии практически непригодны и необходимы новые мс--оды генерирования и диагностики такой плазмы, к сегодняшнему дню на-
коплен довольно большой материал по экспериментальному исследованию различных свойств нендеальной плазмы. Что касается теоретических исследований, то обычные методы, основанные на разложении по малому параметру в данной области становятся неадекватными. Поэтому в последнее время для исследования свойств неидеальной плазмы широко применяются методы компьютерного моделирования, такие как метод Монте-Карло и молекулярной динамики. Однако данные, методы не применимы для исследования плазмы в режиме, слабонеидеальностп (Г = 0,1 -f-0,G ). Так как, уже 11))11 Г < 0, б метод молекулярной динамики обладает большой погрешностью в силу плохой сходимости МД-цепн. Надо отметить, что для адеква гного описания плазмы как методами компьютерного эксперимента, так и теоретическими методами необходимы знания об элементарных процессах в системе. Так при использовании методов компьютерного моделирования необходимо знание потенциала межчастичного взаимодействия. Л для описания явлений переноса предполагается знание элементарных процессов рассеяния.
В связи с этим дальнейшее исследование элементарных процессов, транспортных свойств неидеальной плазмы является актуальной задачей с теоретической точки зрения и представляет интерес для множества практических приложений.
Цель работы:
Получение аналитической формулы для нсевдонотенцнала неидеальной плазмы, учитывающего коллективные эффекты на больших расстояниях. Построение равномерно пригодного разложения для нсевдонотенцнала взаимодействия частиц системы.
Исследование дифференциальных, полных п транспортных сечений рассеяния частиц плазмы прп различных плотностях и Г.
Анализ применимости борцовского приближения для расчета сечения рассеяния частиц плазмы.
Исследование электропроводности и диффузии неидеальнои плазмы в широком диапазоне изменения Г.
Расчет коэффициентов вязкости п теплопроводности неидеальнои плазмы.
Новизна работы. На основе наложения сплайн-аппрокпімацнн на численные решения уравнения для пеевдонотенцнала получено аналитическое выражение для нсевдопотенциала взаимодействия частиц п. широком, диапазоне изменения параметра 7-7 = е2/('"Д"вГ) - Параметр неидеальности плазмы. О < 7 < 4. Построено равномерно пригодное разложение для пеевдонотенцнала взаимодействия частин неидеальнои плазмы. Исследованы поведения дифференциальных сечений рассеяний в зависимости от угла рассеяния при разных Г , а также зависимости полных, транспортных сечении рассеяний от Г при различных плотностях. Получено условие применимости борцовского приближения при расчетах сечений рассеяния частиц неидеальнои плазмы. Получены коэффициенты электропроводности и диффузии слабонеидеалыгой плазмы, а также формулы для этих коэффициентов п широком диапазопе изменения Г. Исследованы коэффициенты вязкости и теплопроводности слабонеидеалыгой плазмы, проведено сравнение с экспериментальными данными, а также с теорией Спитцера.
Практическая ценность работы. Полученные п работе результаты разливают псевдопотенциальную теорию, теорию процессов переноса неидеальнои плазмьі. Предложенная псевдопотенциальная модель классической плотной плазмы может быть пспользопана для дальнейших исследований свойств пеидеальной плазмы. Полученные в работе результаты обогащают паши знания об элементарных процессах и явлениях переноса в неидеальнои плазме и могут быть пепольэованы прп исследовании процессов, происходящих в реальных системах
Автор выносит на защиту ^
дальнейшее развитие псевдопотенпналыюй модели классической не-
идеальной плазмы ;
результаты по сечениям рассеяния частиц иеидеальной плазмы при разных значениях плотности и параметра связи Г;
условия применимости борновского приближения для расчета сечений рассеяния частиц плазмы ;
данные по электропроводности и диффузии неидеальной плазмы ;
результаты по вязкости и теплопроводности неидеальной плазмы.
Апробация работы. Результаты, полученные в диссертации, докладывались на VIII Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазмы в Мияскс (1991 г.), конференции молодых ученых КаэГУ им. аль-Фараби и на заседаниях семинара кафедры оптики и физики плазмы.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 5 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, краткого литературного обзора, 4 глав, выводов и заключения и содержит 109 страниц машинописного текста, включая 23 рисунка, 2 таблицы и 144 наименований библиографии.
