Компьютерное моделирование и исследование локализации пылевых частиц во внешнем магнитном поле

  • Р. У. Машеева Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан
  • К. Н. Джумагулова Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан
  • З. Донко Институт физики твердого тела и оптики, Вигнеровский исследовательский центр Академии наук Венгрии, Будапешт, Венгрия
  • Т. С. Рамазанов Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан
  • Г. Л. Габдуллина Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан

Аннотация

В данной работе представлены результаты по применению метода компьютерного моделирования для исследования влияния внешнего однородного магнитного поля на квазилокализацию частиц сильно связанной трехмерной пылевой системы. Детальное компьютерное моделирование и исследование физических свойств такой системы было проведено на основе Юкавской модели взаимодействия, учитывающей коллективные эффекты экранировки поля заряда пылинки окруженной плазмой буферного газа. В качестве метода компьютерного моделирования был использован метод молекулярной динамики, позволяющий проследить эволюцию системы взаимодействующих частиц во времени с помощью интегрирования уравнений движения. Для решения уравнения движения частиц был использован алгоритм Верле. Квазилокализация частиц количественно характеризуется кейгеновой корреляционной функцией, исследования которой были осуществлены для разных значении параметров системы. Также была проанализирована производная кейгеновой корреляционной функций и получены данные по временам декорреляции частиц. Авторами работы было выявлено, что магнитное поле B⃗ усиливает время удержания частиц. Компьютерное моделирование и что магнитное поле B исследование физических свойств пылевой системы было проведено в широком диапазоне изменения параметров характеризующих поведение системы:параметр экранировки κ, параметр связи Γ и параметр магнитного поля β.

Литература

[1] Kalman J., Blagoev K., and Rommel M. Strongly Coupled Coulomb Systems. - New York: Plenum Press, 1998; Fortov V. E., Khrapak A. G., Iakubov I. T. Physics of Strongly Coupled Plasmas. - England: Oxford University Press, 2005.
[2] Khrapak S. A., Thomas M. H., Chaudhuri M., Morfill G. E., Zobnin A. V., Usachev A. D., Petrov O. F., Fortov V. E. Particle Flows in a DC Discharge in Laboratory and Microgravity Conditions // Physical Review E. - 2013. - Vol. 87. - pp. 063109.
[3] Fortov V. E., Morfill G. E. Strongly Coupled Dusty Plasmas on ISS: Experimental Results and Theoretical Explanation // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 2012. - Vol. 54. - N 12. - pp. 124040-124045.
[4] Petrov O. F., Fortov V. E. Collective Phenomena in Strongly Coupled Dissipative Systems of Charged Dust: From Ground to Microgravity Experiments // Contributions to Plasma Physics. - 2013. - Vol. 53. - N 10. - pp. 767-777.
[5] Maiorov S. A., Ramazanov T. S., Dzhumagulova K. N., Dosbolayev M. K., and Jumabekov A. N. Investigation of Plasma-Dust Structures in He-Ar Gas Mixture //Physics of Plasmas. - 2008. - Vol. 15. - pp. 0937011-0937017.
[6] Morfill G. E., Thomas H. M., Konopka U., and Zuzic M. The Plasma Condensation: Liquid and Crystalline Plasmas //Physics of Plasmas. - 1999. - Vol. 6. - pp. 1769-1780.
[7] Dzhumagulova K. N., Ramazanov T. S., and Masheyeva R. U. Velocity Autocorrelation Functions and Diffusion Coefficient of Dusty Component in Complex Plasmas //Contributions to Plasma Physics. - 2012. - Vol. 52. - N 3. - pp. 182–185;
[8] Dzhumagulova K.N., Ramazanov T. S., Masheyeva R. U. Study of the Dust-Free Region Near an Electric Probe and the Dust Particles Oscillations in Dusty Plasma //Contributions to Plasma Physics, - 2013. - Vol.53(4-5) - pp. 419-425;
[9] Dzhumagulova K.N., Ramazanov T. S., Masheyeva R. U. Diffusion Coefficient of Three-Dimensional Yukawa Liquids //Contributions to Plasma Physics.- 2013. - Vol. 20. - P. 113702.
[10] Morfill G. E., Thomas H. M., Konopka U., and Zuzic M. The Plasma Condensation: Liquid and Crystalline Plasmas //Physical Review E. - 2005. - Vol. 72. - pp. 026409.
[11] Kalman G. J., Hartmann P., Donkó Z. and Rosenberg M. Two-Dimensional Yukawa liquids: Correlation and Dynamics // Physical Review Letter - 2004. - Vol. 92. - P. 065001;
[12] Kov A. Zs., Hartmann P., and Donk Z. Dynamic Shear Viscosity in a 2D Yukawa System //Physical Review Letter. - 2012. - Vol. 52. - pp. 199-202.
[13] Ott T., Bonitz M., Donk Z., and Hartmann P. Superdiffusion in Quasi-Two-Dimensional Yukawa Liquids // Physical Review E. - 2012. - Vol. 52. - N 3. - pp. 182–185.
[14] Rabani E., Gezelter J. D., and Berne B. J. Calculating the Hopping Rate for Self-Diffusion on Rough Potential Energy Surfaces: Cage Correlations // The Journal of chemical physics. - 1997. - Vol. 107. - N 17. - pp. 6867-6876.
[15] Rabani E., Gezelter J. D., and Berne B. J. Condensed Matter: Structure, etc-Direct Observation of Stretched-Exponential Relaxation in Low-Temperature Lennard-Jones Systems Using the Cage Correlation Function // Physical Review Letter. - 1999. - Vol. 81. - N 18. - pp. 3649–3652.
[16] Donk Z., Kalman G. J., and Golden K. I. Caging of Particles in One-Component Plasmas // Physical Review Letter. - 2002. - Vol. 88. - P. 225001.
[17] Donk Z., Hartmann P., and Kalman G. J. Molecular Dynamics Simulations of Strongly Coupled Plasmas: Localization and Microscopic Dynamics // Physics of Plasmas. - 2003. - Vol. 10. - P. 1563.
[18] Spreiter Q. and Walter M. Classical Molecular Dynamics Simulation with the Velocity Verlet Algorithm at Strong External Magnetic Fields // Journal of Computational Physics. - 1999. - Vol. 152. - pp. 102-119.
[19] Ohta H. and Hamaguchi S. Molecular Dynamics Evaluation of Self-diffusion in Yukawa Systems // Physics of Plasmas. - 2000. - Vol. 7. - P.4506.
Опубликована
2017-11-24
Как цитировать
МАШЕЕВА, Р. У. et al. Компьютерное моделирование и исследование локализации пылевых частиц во внешнем магнитном поле. Вестник КазНУ. Серия математика, механика, информатика, [S.l.], v. 89, n. 2, p. 65-74, nov. 2017. ISSN 1563-0277. Доступно на: <http://bm.kaznu.kz/index.php/kaznu/article/view/354>. Дата доступа: 19 june 2018