Solitones de Langmuir
Los solitones de Langmuir ( cavitones ) son un tipo de solitones en plasma , que son regiones solitarias estables de localización de ondas de Langmuir que se propagan en el espacio sin cambiar su forma.
Los solitones de Langmuir juegan un papel esencial en la teoría de la turbulencia del plasma de Langmuir .
Principios generales
Si la amplitud de las ondas de Langmuir es lo suficientemente alta, la fuerza ponderomotriz que actúa desde su lado sobre el plasma circundante comienza a cambiar notablemente el perfil de densidad de electrones , desplazando a los electrones de la región de localización del haz de ondas. En este caso se observa el efecto contrario: el haz de ondas aparece en una región de baja densidad electrónica, lo que ralentiza su propagación, lo que está asociado a la dispersión de las ondas de Langmuir en el plasma. Si, en cada punto del haz de onda, el efecto de dispersión es compensado por un efecto ponderomotriz no lineal, tal configuración de campo y plasma, llamada solitón o cavitón de Langmuir , se propagará sin cambiar su forma.
Los solitones de Langmuir se observaron experimentalmente por primera vez en 1974-1975.
Descripción matemática
En el caso de ondas de Langmuir unidimensionales en un plasma isotrópico homogéneo, la evolución de la envolvente compleja del haz de ondas se describe mediante la llamada ecuación de Schrödinger no lineal :
Esta ecuación tiene una familia de soluciones localizadas estacionarias estables de la forma:
![{\displaystyle u(x,t)={\frac {2i\eta }{\cosh \left[2\eta (x-vt)\right]}}\exp \left\{{\frac {ivx}{ 2}}+i\izquierda(4\eta ^{2}-{\frac {v^{2}}{4}}\derecha)t\derecha\}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d72ae4f01347eb99391360c8925c88c261edcec4)
donde , son parámetros arbitrarios que especifican la amplitud y la velocidad del solitón, respectivamente.
En geometrías bidimensionales y tridimensionales, los solitones de Langmuir resultan inestables y colapsan. Este proceso conduce a la aceleración de los electrones del plasma y, como consecuencia, a la turbulencia de la dinámica del plasma.
Véase también
Literatura
- Solitón en plasma - Artículo de la Enciclopedia de Física
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