Выпуски

 / 

2010

 / 

Январь

  

Обзоры актуальных проблем


Нелинейные аспекты квантовой физики плазмы

 а, б, в, г, д,  д
а Institut für Theoretische Physik IV, Fakultät für Physik und Astronomie, Ruhr-Universität Bochum, Bochum, Germany
б Scottish Universities Physics Alliance (SUPA), Department of Physics, University of Strathclyde, Glasgow, United Kingdom
в Instituto de Plasmas e Fusao Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa, Lisboa, Portugal
г Department of Physics, Umeå University, Umeå, Sweden
д The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics, Trieste, Italy

Плотная квантовая плазма повсеместно встречается во внутренних областях планет, в компактных астрофизических объектах (например, внутри белых карликов, в магнитарах и т.д.), в полупроводниках и микромеханических системах, а также в экспериментах следующего поколения по взаимодействию мощных лазеров с плотной плазмой мишеней и в квантовых рентгеновских лазерах на свободных электронах. В отличие от классической плазмы, в квантовой могут возникать крайне высокие концентрации и низкие температуры частиц. Такая квантовая плазма состоит из вырожденных электронов, позитронов и дырок. Масса позитрона (дырки) равна (немного отличается) массе электрона, а их заряды противоположны. Вырожденные заряженные частицы (электроны, позитроны, дырки) подчиняются статистике Ферми-Дирака. В квантовой плазме появляются новые силы, связанные 1) с квантовым статистическим давлением электронов и позитронов, 2) с туннелированием электронов и позитронов через потенциал Бома и 3) с моментами спина электронов и позитронов. Учёт этих квантовых сил приводит к появлению сверхвысокочастотных дисперсионных электростатических и электромагнитных волн (например, в областях жёсткого рентгеновского и гамма-излучения) с чрезвычайно короткими длинами волн. В настоящем обзоре представлены теоретические основы важных нелинейных аспектов взаимодействий типа волна-волна и волна-частица в плотной квантовой плазме. В частности, значительное внимание уделено нелинейным электростатическим электронным и ионным плазменным волнам, новым аспектам трёхмерной турбулентности квантовой электронной жидкости, в том числе нелинейно связанным интенсивным электромагнитным волнам и локализованным плазменным волновым структурам. Также обсуждаются кинетические структуры в фазовом пространстве и возможные механизмы генерации квазистационарных магнитных полей в плотной квантовой плазме. Обсуждается влияние внешнего магнитного поля и момента спина электрона на динамику электромагнитной волны. В заключении отмечены направления развития нелинейной квантовой физики плазмы.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
PACS: 05.30.Fk, 52.35.Mw, 52.35.Ra, 52.35.Sb (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0180.201001b.0055
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2010/1/b/
Цитата: Шукла П К, Элиассон Б "Нелинейные аспекты квантовой физики плазмы" УФН 180 55–82 (2010)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Shukla P K, Eliasson B “Nonlinear aspects of quantum plasma physicsPhys. Usp. 53 51–76 (2010); DOI: 10.3367/UFNe.0180.201001b.0055

Список литературы (220) Статьи, ссылающиеся на эту (344) Похожие статьи (20) ↓

  1. С.А. Ахманов, А.П. Сухоруков, Р.В. Хохлов «Самофокусировка и дифракция света в нелинейной среде» 93 19–70 (1967)
  2. Ю.Л. Климонтович, В.П. Силин «О спектрах систем взаимодействующих частиц и коллективных потерях при прохождении заряженных частиц через вещество» 70 247–286 (1960)
  3. В.Н. Цытович «Нелинейные эффекты в плазме» 90 435–489 (1966)
  4. В.Л. Гинзбург, А.В. Гуревич «Нелинейные явления в плазме, находящейся в переменном электромагнитном поле» 70 201–246 (1960)
  5. В.И. Татарский «Вигнеровское представление квантовой механики» 139 587–619 (1983)
  6. С.В. Буланов, Т.Ж. Есиркепов и др. «Релятивистские зеркала в плазме — новые результаты и перспективы» 183 449–486 (2013)
  7. Б.Б. Кадомцев, В.И. Карпман «Нелинейные волны» 103 193–232 (1971)
  8. М.В. Кузелев, А.А. Рухадзе «Спонтанное и вынужденное излучение электрона, электронного сгустка и электронного пучка в плазме» 178 1025–1055 (2008)
  9. В.Е. Фортов, Д. Хоффманн, Б.Ю. Шарков «Интенсивные ионные пучки для генерации экстремальных состояний вещества» 178 113–138 (2008)
  10. В.Д. Горобченко, Е.Г. Максимов «Диэлектрическая проницаемость взаимодействующего электронного газа» 130 65–111 (1980)
  11. И.Н. Косарев «Кинетическая теория плазмы и газа. Взаимодействие мощных лазерных импульсов с плазмой» 176 1267–1281 (2006)
  12. А.В. Коржиманов, А.А. Гоносков и др. «Горизонты петаваттных лазерных комплексов» 181 9–32 (2011)
  13. В.П. Силин «Аномальная нелинейная диссипация высокочастотных радиоволн в плазме» 108 625–654 (1972)
  14. Л.М. Горбунов «Гидродинамика плазмы в сильном высокочастотном поле» 109 631–665 (1973)
  15. А.А. Чернышов, К.В. Карельский, А.С. Петросян «Подсеточное моделирование для исследования сжимаемой магнитогидродинамической турбулентности космической плазмы» 184 457–492 (2014)
  16. В.Н. Цытович «Статистическое ускорение частиц в турбулентной плазме» 89 89–146 (1966)
  17. В.Е. Захаров, Е.А. Кузнецов «Солитоны и коллапсы: два сценария эволюции нелинейных волновых систем» 182 569–592 (2012)
  18. Д.А. Киржниц «Общие свойства электромагнитных функций отклика» 152 399–422 (1987)
  19. Г.В. Шпатаковская «Квазиклассическая модель строения вещества» 182 457–494 (2012)
  20. Н.А. Зимбовская «Локальная геометрия поверхности Ферми и её влияние на наблюдаемые электронные характеристики нормальных металлов» 181 793–826 (2011)

Список формируется автоматически.

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение