Введение.....................................................................................................................5
Глава 1. Развитие теоретических методов анализа солитонов
акустического типа в плазме................................................................................15
1.1 Ионно-звуковые солитоны. Основные уравнения...........................................16
1.1.1 Линейная теория, дисперсионное уравнение, дрейф Стокса...............17
1.1.2 Нелинейная теория, уравнение КДВ......................................................21
1.1.3 Нелинейная теория, метод псевдопотенциала Сагдеева ......................25
1.1.4 Одночастичное приближение..................................................................35
1.2 Электронно-акустические солитоны.................................................................40
1.3 Пыле-акустические солитоны............................................................................43
1.3.1 Метод псевдопотенциала Сагдеева........................................................44
1.3.2 Новый подход к анализу пыле-акустических солитонов с
самосогласованным зарядом пылевых частиц......................................48
1.3.3 Ультамедленные пыле-акустические солитоны....................................58
1.3.4 Новая методика оценки радиуса Дебая в пылевой плазме...................65
Выводы к главе 1.......................................................................................................70
Глава 2. Классические (консервативные) солитоны.......................................72
2.1 Односторонний перенос вещества как свойство солитонов акустического
типа.......................................................................................................................74
2.1.1 Одночастичное приближение (несамосогласованная задача).............78
2.1.2 Солитонные ионные токи (самосогласованная задача)........................79
2.1.3 Лагранжево описание движение.............................................................82
2.1.4 Альтернативные механизмы переноса, элетронно- и пылеакустические солитоны...........................................................................83
2.2 Плазменные токи, индуцированные ионно-звуковыми солитонами.............85
2.2.1 Группа ионно-звуковых солитонов........................................................90
3
2.2.2 Ионно-звуковые солитоны. Учёт захваченных электронов.................93
2.3 Плазменные токи, индуцированные электронно-акустическими
солитонами...........................................................................................................99
2.4 Влияние солитонов на функции распределения фоновой плазмы...............102
2.4.1Функции распределения ионов по скоростям. Усреднение по
ансамблю..................................................................................................103
2.4.2 Функции распределения ионов по скоростям. Усреднение по
времени...................................................................................................112
2.4.3 Функции распределения ионов по скоростям. Усреднение по
времени. Приближение малых амплитуд............................................117
2.4.4 Функции распределения по энергиям, возмущенные солитонами...120
Выводы к главе 2.....................................................................................................124
Глава 3. Диссипативные солитоны...................................................................127
3.1 Микродинамические и термодинамические свойства диссипативных
пыле-акустических солитонов.........................................................................129
3.1.1 Энергетический баланс диссипативных пыле-акустических
солитонов в термодинамически открытой системе...........................138
3.2 Упругое и неупругое рассеяние заряженных частиц пылеакустическими солитонами..............................................................................141
3.2.1 Консервативный случай Ω=0, упругое рассеяние частиц..................150
3.2.2 Диссипативный случай Ω≠0, неупругое рассеяние частиц................153
3.3 Новый колебательный процесс в плазме........................................................154
3.3.1 Численное моделирование....................................................................154
3.3.2 Новый колебательный процесс в плазме, линейное приближение...160
Выводы к главе 3.....................................................................................................163
Глава 4. Интерпретация экспериментальных результатов..........................165
4.1 Ускорение заряженных частиц диссипативным пыле-акустичеким
солитоном...........................................................................................................165
4
4.1.1 Экспериментальная установка и результаты наблюдений.................165
4.1.2 Теоретическая интерпретация экспериментальных результатов......173
4.2 Пыле-акустические волны в ультахолодной многокомпонентной пылевой
плазме при T≈2K...............................................................................................178
4.2.1 Результаты наблюдений.........................................................................180
4.2.2 Теоретическая интерпретация эксперимениальных результатов......184
4.3 Нелинейные пыле-акустические волны в околоидеальной (газоподобной)
криогенной пылевой плазме тлеющего разряда.............................................191
4.3.1 Результаты наблюдений.........................................................................193
4.3.2 Пыле-акустические волны.....................................................................195
Выводы к главе 4.....................................................................................................200
Заключение.............................................................................................................204
Литература..............................................................................................................211
Благодарности........................................................................................................240
