بررسی امواج یون صوتی در پلاسماهای غبارآلود با یون های گرم، الکترون ها و پوزیترون های غیرگرمایی با توزیع کارنز

در این پژوهش، امواج سالیتونی یون صوتی غیرخطی در یک سامانه پلاسمایی غباری شامل ذرات غبار زمینه با بار منفی، یون­های داغ دینامیکی، الکترون ها و پوزیترون ها با توزیع­ های غیر گرمایی کارنز (Cairns distributions) بررسی شده است. با استفاده از روش اختلال کاهنده، معادله دیفرانسیل غیرخطی حاکم بر این سامانه در دو مرحله به دست آورده شده است. در مرحله اول با درنظر گرفتن توان­های مرتبه پایین تر یک معادله دیفرانسیل غیرخطی، KdV به دست می آید. نتایج حاصل نشان می­دهد که در سامانه مورد نظر به ازای مقدار بحرانی ، ضریب غیرخطی معادله مذکور صفر می­شود و این معادله نمی­تواند انتشار امواج سالیتونی در سامانه را توصیف کند. بنابراین در مرحله بعد با در نظر گرفتن توان­های مرتبه بالاتر معادله دیفرانیسل کورته وگ دی وری اصلاح شده را همانند بخش قبل با استفاده از روش اختلال کاهنده به دست می­آوریم. مطالعات انجام شده نشان می­دهد که ضرایب پاشندگی در هر دو حالت یکسان است؛ ولی ضریب غیرخطی برای حالت اصلاح شده اندکی پیچیده تر است. در هر دو حالت جواب­های ایستایی امواج سالیتونی بررسی شده­اند­ و تاثیر 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.

کلیدواژه ها:

امواج یون صوتی ، توزیع کارنز ، پلاسماهای غیر تعادلی ، پلاسماهای الکترون- پوزیترون- یون-غبار (EPID plasma)