Difusión bohmiana

La difusión bohmiana es un proceso anómalamente rápido de igualar la concentración de partículas de plasma en una dirección perpendicular a las líneas de fuerza de un campo magnético externo . Por primera vez, basado en datos empíricos, fue propuesto por David Bohm en 1949 .

El proceso de difusión en un plasma magnetoactivo depende esencialmente de la dirección en la que se produce el movimiento dirigido de las partículas. Al moverse a lo largo de las líneas de fuerza de un campo magnético externo, la velocidad de difusión está determinada por la temperatura de las partículas y la frecuencia de sus colisiones entre sí y con partículas neutras. En la dirección transversal, la presencia de un campo magnético juega un papel importante, lo que conduce al movimiento helicoidal de las partículas, lo que limita significativamente la velocidad de difusión. Los cálculos muestran que el coeficiente de difusión a través del campo magnético debe tener la forma [1]

{\displaystyle D_{\perp}=D{\frac {\nu _{ea}^{2}}{\omega _{ce}^{2))))

donde D es el coeficiente de difusión en ausencia de un campo magnético, es la frecuencia de colisiones de electrones con átomos neutros , es la frecuencia del ciclotrón de electrones ( B es la inducción magnética del campo magnético externo, es la masa de electrones ). Así, el coeficiente de difusión es inversamente proporcional al cuadrado del campo magnético. ${\ estilo de visualización \ nu _ {ea}}$ $\omega _{ce}=eB/m_{e}c$ $yo$

Sin embargo, los experimentos muestran que la difusión a través del campo magnético es mucho más rápida. Empíricamente, la fórmula para el coeficiente de difusión transversal se puede escribir como [2]

D_{\perp}={\frac {gcT_{e}}{eB}}

donde es la temperatura del electrón expresada en unidades de energía, c , e son la velocidad de la luz y la carga elemental , respectivamente. El factor adimensional g tiene un valor del orden de la unidad. Si , el coeficiente de difusión se llama Bohmiano. Fue de esta forma que fue grabado en 1949 por David Bohm. Por lo tanto, el coeficiente de difusión de Bohm es inversamente proporcional solo a la primera potencia del campo magnético externo. Además, la relación entre el coeficiente de difusión de Bohm y el coeficiente de difusión transversal debido a las colisiones es [2] : $T_{e}$ ${\ estilo de visualización g = 1/16}$ ${\ estilo de visualización D_ {B}}$ ${\displaystyle D_{\nu ))$

{\frac {D_{B}}{D_{\nu }}}={\frac {g\omega_{ce}}{\nu_{ea}}}

Por lo tanto, la difusión de Bohm domina en campos magnéticos suficientemente fuertes.

La naturaleza física de la difusión de Bohm consiste en el desarrollo de una inestabilidad disipativa por deriva en el plasma , lo que lleva a la turbulencia del plasma . En un plasma turbulento, todos los procesos de transporte se aceleran.

Notas

↑ N. Kroll, A. Trivelpiece. § 14. Difusión clásica y bohmiana // Fundamentos de la física del plasma = Principios de la física del plasma / A. M. Dykhne. - M. : Mir, 1975. - S. 25 -28. — 525 págs.
↑ 1 2 V. E. Gollant, A. P. Zhilinsky, S. A. Sakharov. Fundamentos de Física del Plasma. - M .: Atomizdat , 1977. - S. 326. - 384 p. - 6200 copias.

Literatura

Difusión bohmiana - Artículo de la Enciclopedia de Física