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团簇化超冷等离子体中的电子温度弛豫

等离子体物理 2022-11-23 v3 计算物理

摘要

超冷等离子体是产生强耦合库仑系统的有力候选者。遗憾的是,中性原子光电离后实际达到的电子耦合参数Gamma_e值仍相对较小,这是因为电子存在显著的内禀加热。规避这一障碍的一种可行途径是利用超冷里德伯气体的自发电离,其初始动能可能小得多。然而,自发雪崩电离会导致离子分布极不均匀(团簇化),从而显著改变电子在此类团簇附近的弛豫效率。本工作通过大量数值模拟检验了这一假设。结果发现,尽管初始动能较小,团簇化等离子体中的电子速度后续弛豫比统计均匀离子分布的情形剧烈得多。电子温度首先经历一个急剧的初始跃升(推测由带电粒子的“维里化”引起),其次呈现逐渐的后续上升(推测与离子团簇处的多粒子复合有关)。作为抑制异常温升的可能手段,我们还考虑了一种涉及阻塞里德伯态的两步等离子体形成方式。这由于离子的准规则分布而抑制了团簇化。在此情形下,根据数值模拟,电子温度的后续演化更为平缓,速率与统计均匀离子分布情形大致相同。

关键词

引用

@article{arxiv.2204.00844,
  title  = {Electron Temperature Relaxation in the Clusterized Ultracold Plasmas},
  author = {Yurii V. Dumin and Anastasiia T. Lukashenko},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2204.00844},
  year   = {2022}
}

备注

LaTeX2e, revtex4-1 documentclass, 11 pages, 11 EPS figures; v2: all parts of the manuscript substantially extended, 2 figures and 10 references added; v3: text substantially extended, 1 figure and 1 reference added